JP2022150293A - 基板収容ケースおよび電動アクチュエータ - Google Patents

基板収容ケースおよび電動アクチュエータ Download PDF

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幸子 橋本
Sachiko Hashimoto
大輔 村田
Daisuke Murata
仁 坂本
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Abstract

【課題】基板に対するリード線のハンダ付け作業における作業性を、部品数を抑制しながら向上させる。【解決手段】基板収容ケースの一態様は、電子部品が搭載された基板が収容されるケース本体と、上記ケース本体内で前記基板を保持する基板保持部と、上記基板にハンダ付けされる端子を端部に有するリード線の当該端子の一部を保持することで当該リード線の姿勢を、当該基板上のハンダ付け箇所に当該端子が位置する姿勢に上記ケース本体内で保つ、当該ケース本体の内面から突出した端子保持部と、を備える。【選択図】 図2

Description

本発明は、基板収容ケースおよび電動アクチュエータに関する。
回路基板にリード線を半田付けする構造は、例えば、特許文献1に開示されている。特許文献1では、回路基板に接続端子に取り付け、当該接続端子にリード線をハンダ付けしている。リード線は、接続端子を介して回路基板に半田付けされる。
特開平4-162377号公報
しかしながら、特許文献1の構造では、接続端子にリード線をハンダ付けするために、リード線を押える手と、ハンダを持つ手と、ハンダごてを持つ手が必要である。また、リード線を1本ずつ押さえながらハンダ付けするので、ハンダ付け作業に長時間を要する。
これに対し、リード線を基板へハンダ付けする前に別部材でリード線を保持したり、リード線をアッセンブリーした別部材を基板にハンダ付けすることが考えられるが、部品数が増えて作業工数が増え、コストも上昇する。
そこで、本発明は、基板に対するリード線のハンダ付け作業における作業性を、部品数を抑制しながら向上させることを目的とする。
本発明に係る基板収容ケースの一態様は、電子部品が搭載された基板が収容されるケース本体と、上記ケース本体内で前記基板を保持する基板保持部と、上記基板にハンダ付けされる端子を端部に有するリード線の当該端子の一部を保持することで当該リード線の姿勢を、当該基板上のハンダ付け箇所に当該端子が位置する姿勢に上記ケース本体内で保つ、当該ケース本体の内面から突出した端子保持部と、を備える。
また、本発明に係る電動アクチュエータの一態様は、上記基板収容ケースと、上記基板と、上記リード線と、上記基板からの出力が用いられて駆動されるアクチュエータ部と、を備える。
本発明によれば、基板に対するリード線のハンダ付け作業における作業性を、部品数を抑制しながら向上させることができる。
図1は、オイルポンプの構造を概念的に示す図である。 図2は、基板ケースの蓋が開放された内部を示す図である。 図3は、基板ケース内でセンサ基板側から端子保持部側を見た斜視図である。 図4は、リード線の被覆線部が除去された状態の被覆線部保持部を示した図である。 図5は、被覆線部保持部に保持された被覆線部を被覆線部保持部の側方から見た斜視図である。 図6は、端子の詳細構造を示す図である。 図7は、端子保持部の詳細構造を示す図である。 図8は、端子保持部とセンサ基板との位置関係を示す断面図である。 図9は、変形例を示す図である。
以下、添付の図面を参照しながら、本開示の基板収容ケースおよび電動アクチュエータの実施形態を詳細に説明する。但し、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするため、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。また、先に説明した図に記載の要素については、後の図の説明において適宜に参照する場合がある。
図1は、オイルポンプの構造を概念的に示す図である。
オイルポンプ100は、本発明の電動ポンプの一実施形態に相当する。
オイルポンプ100は、モータ部110と、センサ部120と、ポンプ部130とを備える。
モータ部110は、電力の供給を受けて回転駆動力を生む。
センサ部120は、モータ部110の回転を検知する。
ポンプ部130は、モータ部110によって駆動され、オイルの吸入吐出を行う。
モータ部110とセンサ部120とを併せたものは、本発明の電動アクチュエータの一実施形態に相当する。
モータ部110は、モータハウジング111と、回転軸112と、ロータ113と、ステータ114と、軸受115とを備える。
回転軸112は、モータ部110の回転駆動力を伝達する部材である。以下の説明では、方向の基準として回転軸112を用い、回転軸112に沿う方向を軸方向と称する場合がある。また、以下の説明では、図示の方向に関わらず、図1における上方側を軸方向一方側と称し、図1における下方側を軸方向他方側と称する場合がある。更に、以下の説明では、回転軸112の回転中心線に対して垂直に近接乖離する方向を径方向と称し、回転軸112に近い方を径方向内側と称し、回転軸112から遠い方を径方向外側と称する場合がある。
モータハウジング111は、モータ部110およびオイルポンプ100の全体を支える構造体であり、例えば板金のプレス加工によって形成される。モータハウジング111は、内部にロータ113およびステータ114を収容する。モータハウジング111は、軸方向に延びた筒部111aと、当該筒部111aの軸方向一方側に位置した底部111bとを有する。
ロータ113は、回転軸112に固定され、例えば永久磁石が組み込まれ、回転磁場の作用によって回転軸112と共に回転する。
ステータ114は、ロータ113に対向してモータハウジング111内に収容され回転磁場を発生する。なお、本実施形態では、ステータ114がロータ113の径方向外側に配置されたインナーロータ型の構造が示されるが、モータ部110は、ステータ114がロータ113の径方向内側に配置されたアウターロータ型の構造を有してもよい。
軸受115は、例えばボール軸受けであり、回転軸112を回転自在に保持する。軸受115はローラ軸受けや滑り軸受けなどであってもよい。軸受115は、ロータ113を挟んで軸方向一方側と軸方向他方側に配置され、軸方向一方側の軸受115は、例えばハウジング111の底部111bに固定される。また、軸方向他方側の軸受115は、例えばポンプ部130に保持される。
センサ部120は、基板ケース121とセンサ基板122を備える。
基板ケース121は、本発明の基板収容ケースの一実施形態に相当し、モータハウジング111に対し、軸方向一方側に配置される。基板ケース121は例えば樹脂製であり、モータハウジング111側に底部121aを有する。基板ケース121は、軸方向一方側が開口した本体と、本体の開口を塞ぐ蓋とを有するが、以下では、基板ケース121の本体と基板ケース121とを特に区別せずに説明する。
基板ケース121には、ステータ114が有するコイルから引き出された導線の端部が導かれ、本実施形態では、基板ケース121が、モータ部110に対する配線の引き出しスペースとして用いられる。また、基板ケース121は、例えば内部にセンサ基板122を収容して保持する。
センサ基板122は、電子部品が搭載された基板の一例であり、電子部品の一種である磁気センサ122aを有する。基板ケース121は、基板ケース121内でセンサ基板122を保持する基板保持部121bを有し、センサ基板122は、回転軸112の端部に固定されたセンサマグネット112aに磁気センサ122aが対向した位置に基板保持部121bによって保持される。磁気センサ122aがセンサマグネット112aの磁気を検知することにより、センサ基板122は、回転軸112の回転位置や回転速度を検出する。
基板ケース121は、センサ基板122と共に、あるいはセンサ基板122に代えて、電子部品が搭載された基板の他の例である制御基板やインバータ基板を収容してもよい。
本実施形態では、基板ケース121に収容されたセンサ基板122の出力が、オイルポンプ100外の電力供給回路における電力制御に用いられ、その電力制御によって制御された電力がオイルポンプ100のモータ部110に供給されてモータ部110およびポンプ部130が駆動される。モータ部110およびポンプ部130を併せたものが、本発明にいうアクチュエータ部の一例に相当する。つまり、モータ部110およびポンプ部130は、センサ基板122からの出力が用いられて駆動される。
なお、基板ケース121が制御基板を収容する場合には、その制御基板から出力された制御信号に従ってモータ部110およびポンプ部130が駆動されてもよい。即ち、モータ部110およびポンプ部130は制御基板からの出力が用いられて駆動されてもよい。
更に、基板ケース121がインバータ基板を収容する場合には、そのインバータ基板から出力された電力がモータ部110に供給されてモータ部110およびポンプ部130が駆動されてもよい。即ち、モータ部110およびポンプ部130はインバータ基板からの出力が用いられて駆動されてもよい。
ポンプ部130は、ポンプハウジング131と作動部132とを有する。モータハウジング111が底部111bを軸方向一方側に有するのに対し、ポンプ部130はモータハウジング111の軸方向他方側に配置される。このため、ポンプ部130と回転軸112などとの接合が容易であり、延いてはオイルポンプ100の組み立てが容易である。
ポンプハウジング131は作動部132を収容してモータハウジング111に固定される。作動部132は、回転軸112の駆動力によりポンプハウジング131内で回転することでオイルの吸入吐出を行う。
図2は、基板ケース121の蓋が開放された内部を示す図である。
基板ケース121は内部に、上述した基板保持部121bと、端子保持部121cと、被覆線部保持部121dとを有する。基板保持部121bと端子保持部121cと被覆線部保持部121dは基板ケース121と一体の樹脂製である。基板ケース121には、オイルポンプ100外から延びてきたリード線123が内部に引き込まれている。リード線123は、基板ケース121内部からオイルポンプ100外に引き出されているとも言える。
リード線123は、センサ基板122にハンダ付けされる端子123bを端部に有すると共に、絶縁材で導体の芯線が被覆されて延びた被覆線部123aを有する。リード線123の端子123bは、具体的には、基板保持部121bに保持されたセンサ基板122上の導体パッド122bにハンダ付けされる。本実施形態においてセンサ基板122は径方向に広がり、センサ基板122の表裏面も径方向に広がる。センサ基板122の表裏面のうち、リード線123の端子123bがハンダ付けされる側の面(即ち導体パッド122bが形成された面)のことを以下ではセンサ基板122のハンダ付け面と称する場合がある。
端子保持部121cは、基板ケース121の内面(具体的には底部121a)から突出し、リード線123の端子123bの一部を保持することでリード線123の姿勢を基板ケース121内で保つ。端子保持部121cによる姿勢保持により、リード線123の端子123bとセンサ基板122の導体パッド122bとの位置関係が安定し、センサ基板122に対するリード線123のハンダ付け作業における作業性が向上する。また、端子保持部121cは基板ケース121の一部であるため部品数が抑制され、部品数が抑制されたことからコストも抑制される。
端子保持部121cによって端子123bが保持されることでリード線123の種類や線径によらず作業性が向上する。また、複数のリード線123それぞれの端子123bが端子保持部121cに個別に保持されることで、複数のリード線123をひとまとめに保持する構造に較べて余分な屈曲が発生しないので、リード線123それぞれの屈曲を修正するなどと言った二次的作業も発生せず、作業性が高い。
本発明は、基板に対するリード線のハンダ付けにおける作業性向上に着目した発明であるが、本発明の応用としては、端子保持部に保持されたリード線を基板上のコネクタに差し込む形式への応用も考えられる。この場合にも、リード線の端子の位置や向きが安定するため作業性が向上する。
被覆線部保持部121dは、基板ケース121の内面(具体的には底部121a)から突出してリード線123の被覆線部123aを保持する。端子保持部121cおよび被覆線部保持部121dによりリード線123が複数箇所で保持されるのでリード線123の保持性が高く、振動やリード線123の引っ張りなどに対しても耐久性が高い。
図3は、基板ケース121内でセンサ基板122側から端子保持部121c側を見た斜視図である。
基板ケース121は、リード線123が基板ケース121の内部から外部へと引き出される引き出し口121eを側壁部分に有し、端子保持部121cは、引き出し口121eとセンサ基板122との間に位置する。また、被覆線部保持部121dは、引き出し口121eと端子保持部121cとの間に位置する。
端子保持部121cが引き出し口121eとセンサ基板122との間に設けられることで、端子保持部121cが他の場所に設けられた場合に較べてリード線123の引き回しが短距離で済むので、コストが抑制されると共に引き回されたリード線123の反力による端子123bの位置ズレや浮きなども抑制される。
図4は、リード線123の被覆線部123aが除去された状態の被覆線部保持部121dを示した図であり、図5は、被覆線部保持部121dに保持された被覆線部123aを被覆線部保持部121dの側方から見た斜視図である。
被覆線部保持部121dは溝部161を有し、溝部161にリード線123の被覆線部123aが挟み込まれることで被覆線部保持部121dは被覆線部123aを保持する。言い換えると、被覆線部保持部121dは、被覆線部123aに沿って延びる溝部161で被覆線部123aを保持する。溝部161を有した被覆線部保持部121dは簡易な構造で高い保持性を得ることができる。なお、被覆線部保持部121dは溝以外の構造(例えば孔など)で被覆線部123aを保持してもよい。
溝部161の深さは被覆線部123aの外径よりも大きいので、図5に示すように、被覆線部123aの外径全体が溝部161内に収まる。このため、組み立て工程中や組み立て後の他部材からリード線123が保護される。また、リード線123に外力が掛かった場合にも、被覆線部保持部121dからのリード線123の脱落が抑制される。
図3には、被覆線部保持部121dの溝部161の延びた方向Dが一点鎖線で示されている。1本のリード線123に着目すると引き出し口121eは溝部161の延びた方向Dから外れて位置し、端子保持部121cおよびセンサ基板122のハンダ付け箇所(即ち導体パッド122b)は、溝部161の延びた方向Dに位置する。
引き出し口121eが溝部161の方向Dから外れていることで、リード線123に引っ張りなどの外力が掛かった場合にも、端子保持部121c側への外力の伝わりが抑制され、リード線123の抜けの抑制やハンダ付けされた接合箇所の保護が図られる。
一方、端子保持部121cおよび導体パッド122bが溝部161の方向Dに位置することで端子123bが導体パッド122b上に安定し、ハンダ付け作業などが容易となる。
図6は、端子123bの詳細構造を示す図である。
端子123bは、延伸部141と、接続部142と、一対の脚143を有する。
延伸部141は直線状に延びた形状を有する。
接続部142は、被覆線部123aの一端で被覆線部123aの芯線にかしめられて芯線と電気的に接続される。
一対の脚143は、延伸部141を挟んだ両側からそれぞれが出て延伸部141とは交わる方向(図6の下方)へとそれぞれが突き出す。端子123bの脚143は、以下説明するように、端子保持部121cによる端子123bの保持に用いられる。
図7は、端子保持部121cの詳細構造を示す図であり、図8は、端子保持部121cとセンサ基板122との位置関係を示す断面図である。図8では説明の便宜上、端子123bが端子保持部121cから軸方向一方側へと外された状態が示される。
端子保持部121cは、延伸凸部151と、受け面152と、孔部153と、内壁凸部154とを有する。
延伸凸部151は、端子123b(特に延伸部141)に沿って延びた形状を有し、本実施形態では端子保持部121cは、端子123bを挟んだ両側に延伸凸部151を有する。端子保持部121cは延伸凸部151を軸方向一方側の端部に有し、延伸凸部151は軸方向一方側に突き出る。延伸凸部151によって端子123bの向きが、センサ基板122の導体パッド122bへと向かう向きに決められる。従って、端子123bが作業者によって端子保持部121cに取り付けられると自ずと端子123bの向きが決まり、ハンダ付け作業などが容易となる。
なお、延伸凸部151には端子123bの抜け止めが設けられてもよい。抜け止めとしては、例えば、延伸凸部151側から端子123b側に庇状や半球状に張り出した小突起が端子123bに引っかかる構造などが考えられる。
受け面152は、延伸凸部151の相互間に位置して端子123bを受ける。受け面152は径方向に広がり(即ち、センサ基板122のハンダ付け面を含んだ基準面Pに沿って広がり)軸方向一方側を向いた面である。本実施形態における受け面152の位置は基準面Pよりも軸方向他方側に位置する。受け面152の位置は基準面Pと一致してもよい。言い換えると、端子保持部121cは、基準面Pに交わる方向へと突き出して、受け面152が当該基準面Pの位置に在るか当該基準面Pに未達である。
受け面152の位置が基準面Pよりも軸方向他方側に位置すると、受け面152が受けた端子123bが導体パッド122bに的確に接触するのでハンダ付けが容易である。
孔部153は、端子保持部121cの端部から軸方向他方側へと凹んだ形状を有する。言い換えると、端子保持部121cは、基準面Pに対して交わる方向に凹んだ孔部153を有する。そして端子123bの一対の脚143が孔部153に押し入れられることにより、端子123bおよびリード線123が端子保持部121cに保持される。つまり、端子123bは、孔部153に進入する脚143を有し、脚143は本発明にいう進入突起の一例に相当する。
本実施形態では一例として端子123bが脚143を一対有するが、本発明にいう挿入突起は1つでもよいし、3つ以上でもよい。端子123bを導体パッド122bにハンダ付けできる位置に保持できるのであれば、孔部153は基準面Pに沿った方向の、凹んだ形状や孔の形状でもよい。また、孔部153は1つの端子123bに対して複数設けられてもよく、例えば1つの端子123bに対して2つの孔部153が設けられ、一対の脚143がそれぞれ個別に孔部153に入ってもよい。
進入突起の一例である一対の脚143が孔部153に押し入れられた構造によって端子123bの保持が安定する。また、リード線123に外力が掛かった場合であっても脚143と孔部153で外力が受け止められるので端子123bと導体パッド122bとを接続したハンダ箇所が外力から保護される。
内壁凸部154は、孔部153の内壁に設けられ、開口側から底側へと軸方向に延び、孔部153の内側へと突き出す。つまり、端子保持部121cは、孔部153の内壁に、孔部153の内側に向かって突き出した内壁凸部154を有する。内壁凸部154は、孔部153内に挿入された脚143と接触して脚143を孔部153の内側に押す。内壁凸部154は、互いに向き合った一対が設けられ、一対の内壁凸部154が両側から一対の脚143を挟み込む。内壁凸部154により、端子123bの保持性が更に向上し、端子保持部121cからの端子123bの脱落が防止される。
なお、内壁凸部154を有さずに、一対の脚143が先端側で開いて孔部153の内壁に突っ張った構造でも端子123bの保持性が向上し、端子123bの脱落が防止される。
内壁凸部154は、孔部153の開口側に面取りされた斜面155を有する。内壁凸部154の斜面155は、孔部153の内側に向かって傾いている。言い換えると内壁凸部154は、孔部153の開口側が、孔部153の内側に向かう斜面状に面取りされる。斜面155によって脚143が孔部153の内側に導かれるので、端子保持部121cへの端子123bの取り付けが容易である。
図9は、変形例を示す図である。
図9に示す変形例では、端子123bの脚143に、先端が鋭角な抜け止めの針143aが形成される。針143aの先端は軸方向一方側を向き、端子123bの脚143は孔部153へ圧入される。針143aが軸方向一方側を向くので脚143の圧入が容易である。また、孔部153内に脚143が入ると針143aが孔部153の内壁に刺さるように引っかかるので、孔部153からの端子123bの脱落が抑制される。
なお、ここでは、本発明の電動アクチュエータにおける使用方法の一例としてオイルポンプが挙げられるが、本発明の電動アクチュエータの使用方法は上記に限定されない。本発明の電動アクチュエータは、水や空気などを吸入吐出するポンプや、パワーステアリング装置やコンプレッサなど広範囲に使用可能である。
上述した実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
100 :オイルポンプ
110 :モータ部
111 :モータハウジング
112 :回転軸
112a :センサマグネット
113 :ロータ
114 :ステータ
115 :軸受
120 :センサ部
121 :基板ケース
121a :底部
121b :基板保持部
121c :端子保持部
121d :被覆線部保持部
121e :引き出し口
122 :センサ基板
122a :磁気センサ
123 :リード線
123a :被覆線部
123b :端子
130 :ポンプ部
131 :ポンプケース
132 :作動部
141 :延伸部
142 :接続部
143 :脚
151 :延伸凸部
152 :受け面
153 :孔部
154 :内壁凸部
155 :斜面
161 :溝部

Claims (12)

  1. 電子部品が搭載された基板が収容されるケース本体と、
    前記ケース本体内で前記基板を保持する基板保持部と、
    前記基板にハンダ付けされる端子を端部に有するリード線の当該端子の一部を保持することで当該リード線の姿勢を前記ケース本体内で保つ、当該ケース本体の内面から突出した端子保持部と、
    を備えた基板収容ケース。
  2. 前記端子保持部は、前記端子に沿って延びた延伸凸部を有する請求項1に記載の基板収容ケース。
  3. 前記端子保持部は、前記端子がハンダ付けされる基板面を含んだ基準面に対して交わる方向に凹んだ孔部を有し、
    前記端子は、前記孔部に進入する進入突起を有する請求項1または2に記載の基板収容ケース。
  4. 前記端子保持部は、前記孔部の内壁に、当該孔部の内側に向かって突き出した内壁凸部を有する請求項3に記載の基板収容ケース。
  5. 前記内壁凸部は、前記孔部の開口側が、当該孔部の内側に向かう斜面状に面取りされた請求項4に記載の基板収容ケース。
  6. 前記ケース本体は、前記リード線が当該ケース本体の内部から外部へと引き出される引き出し口を有し、
    前記端子保持部は、前記引き出し口と前記基板との間に位置した請求項1から56のいずれか1項に記載の基板収容ケース。
  7. 前記リード線は、絶縁材で導体の芯線が被覆されて延びた被覆線部を有し、
    前記ケース本体の内面から突出して前記被覆線部を保持し、前記引き出し口と前記端子保持部との間に位置した被覆線部保持部を備える請求項6に記載の基板収容ケース。
  8. 前記被覆線部保持部は、前記被覆線部に沿って延びる溝部で当該被覆線部を保持する請求項7に記載の基板収容ケース。
  9. 前記溝部の深さは前記被覆線部の外径よりも大きい請求項8に記載の基板収容ケース。
  10. 前記引き出し口は、前記溝部の延びた方向から外れて位置し、
    前記端子保持部および前記基板のハンダ付け箇所は、前記溝部の延びた方向に位置する請求項8または9に記載の基板収容ケース。
  11. 前記端子保持部は、前記端子を挟んだ両側に前記延伸凸部を有すると共に、前記延伸凸部の相互間に、前記端子がハンダ付けされる基板面を含んだ基準面に沿って広がり前記端子を受ける受け面を有し、
    更に、前記端子保持部は、前記基準面に交わる方向へと突き出して、前記受け面が当該基準面の位置に在るか当該基準面に未達である請求項2に記載の基板収容ケース。
  12. 請求項1~11のいずれか1項に記載の基板収容ケースと、
    前記基板と、
    前記リード線と、
    前記基板からの出力が用いられて駆動されるアクチュエータ部と、
    を備える電動アクチュエータ。
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