JP4942614B2 - Linear motor armature and linear motor - Google Patents
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本発明は、産業用機械の軸送り等に用いられるリニアモータおよび該リニアモータに用いられる電機子に関するものである。 The present invention relates to a linear motor used for axial feed of an industrial machine and an armature used for the linear motor.
近年、工作機械や半導体製造装置等の産業用機械では、軸送りにリニアモータが用いられている。リニアモータは可動子と固定子とを備えており、可動子は電機子を有している。可動子に用いられる電機子は、複数の磁極ティースが所定のパターンで整列配置された複数の電機子コアと、この電機子コアにおける磁極ティースの各々に導線を巻回してなる複数のコイルとを有している。一方、固定子は界磁として機能するものであり、ヨークと該ヨークにおける所定の面上に固定配置された複数の永久磁石とを有している。上記の各コイルに通電して可動子側に移動磁界を発生させると、この移動磁界と固定子による磁界とが作用して可動子が固定子上を滑動する。移動磁界の向きを適宜選定することにより、可動子を往復自在に滑動させることができる。 In recent years, linear motors are used for axial feed in industrial machines such as machine tools and semiconductor manufacturing apparatuses. The linear motor includes a mover and a stator, and the mover has an armature. The armature used for the mover includes a plurality of armature cores in which a plurality of magnetic teeth are aligned and arranged in a predetermined pattern, and a plurality of coils formed by winding a conductive wire around each of the magnetic teeth in the armature core. Have. On the other hand, the stator functions as a field, and has a yoke and a plurality of permanent magnets fixedly arranged on a predetermined surface of the yoke. When each coil is energized to generate a moving magnetic field on the mover side, the moving magnetic field and the magnetic field generated by the stator act to cause the mover to slide on the stator. By appropriately selecting the direction of the moving magnetic field, the mover can be slid in a reciprocating manner.
上記各コイルからのリード線は、多くの場合、滑動方向に沿った可動子の一端部に引き出される。例えば特許文献1に記載されたリニアモータでは、コネクタ端子を有する端子箱を滑動方向に沿った可動子の一端部に設け、該端子箱に上記のリード線を束ねて入れてコネクタ端子に接続している。同様に、特許文献2に記載されたリニアモータでは、滑動方向に沿った可動子の一端部にモータ端子部を設け、該モータ端子部で上記のリード線をモータリードに接続している。
In many cases, the lead wires from the coils are drawn out to one end of the mover along the sliding direction. For example, in the linear motor described in
上述のようにして構成されるリニアモータにおいて可動子を円滑に滑動させるうえからは、コギング推力の発生をできるだけ抑えることが望ましい。そのため、例えば特許文献3に記載されているように、電機子コアでの複数の磁極ティースの整列方向の両端部には、コイルが形成されない所定形状の磁極ティース(補助ティース)が必要に応じて設けられる。
In order to smoothly slide the mover in the linear motor configured as described above, it is desirable to suppress the generation of cogging thrust as much as possible. Therefore, as described in
リニアモータにおいては、界磁としての固定子の長さと滑動方向に沿った電機子の長さとの差がストローク長さとなる。ただし、産業用機械等に用いられるリニアモータでは、可動子の滑動範囲の限界を規定するストッパが固定子の外側に設けられるので、滑動方向に沿った可動子の長さが電機子の長さよりも長い場合には、界磁としての固定子の長さと可動子の長さとの差がストローク長さとなることもある。特許文献1に記載された端子箱や特許文献2に記載されたモータ端子部は滑動方向に沿った可動子の長さを長くするものであるので、所望のストローク長さを有するリニアモータの小型化を図るうえで阻害要因となる。
In the linear motor, the stroke length is the difference between the length of the stator as the field and the length of the armature along the sliding direction. However, in linear motors used in industrial machines, the stopper that defines the limit of the sliding range of the mover is provided outside the stator, so the length of the mover along the sliding direction is greater than the length of the armature. If the length is too long, the difference between the length of the stator as the field and the length of the mover may become the stroke length. Since the terminal box described in
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、所望のストローク長さを有するリニアモータの小型化を図り易いリニアモータの電機子、および所望のストローク長さを有する小型のものを構成し易いリニアモータを得ることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and constitutes a linear motor armature that facilitates miniaturization of a linear motor having a desired stroke length, and a small one having a desired stroke length. The purpose is to obtain an easy linear motor.
上記の目的を達成する本発明のリニアモータの電機子は、リニアモータの可動子に用いられる電機子であって、コイルを巻いた複数の磁極ティースが可動子の滑動方向に沿って整列配置されている電機子コアでの滑動方向端部に薄肉部を形成し、コイルから引き出されたリード線を薄肉部において所定の方向にガイドすることを特徴とするものである。 An armature of a linear motor according to the present invention that achieves the above object is an armature used for a mover of a linear motor, wherein a plurality of magnetic teeth wound with a coil are arranged in alignment along the sliding direction of the mover. In the armature core, a thin portion is formed at an end portion in the sliding direction, and a lead wire drawn out from the coil is guided in a predetermined direction in the thin portion.
上記の電機子コアは、コイルが巻かれた複数の磁極ティースの整列方向の両端に、コイルが巻かれない補助ティースが配置されたものであってもよい。また、整列配置された複数の磁極ティースそれぞれの上方にヨーク部を形成したものであってもよい。例えば、個々の磁極ティースの形状をI字状とすれば、これらを整列配置し、隣り合う磁極ティース同士をそれらの上部で例えば溶接により互いに連結することにより、上記のヨーク部を形成することができる。なお、複数の磁極ティースを互いに連結してヨーク部を形成した電機子コアでは、ヨーク部を磁極ティースとは別の部材とはみなさずに、ヨーク部を磁極ティースの一領域とみなすこともできる。 The armature core may be one in which auxiliary teeth that are not wound with a coil are disposed at both ends in the alignment direction of the plurality of magnetic teeth that are wound with the coil. Further, a yoke part may be formed above each of the plurality of magnetic pole teeth arranged in alignment. For example, if the shape of each magnetic pole tooth is I-shaped, the above-mentioned yoke portion can be formed by arranging and arranging the magnetic pole teeth adjacent to each other at the upper part thereof, for example, by welding. it can. In an armature core in which a plurality of magnetic pole teeth are connected to each other to form a yoke portion, the yoke portion can be regarded as a region of the magnetic pole teeth without considering the yoke portion as a member different from the magnetic pole teeth. .
本発明のリニアモータの電機子では、電機子コアの滑動方向端部に上述の薄肉部を設け、コイルから引き出されたリード線を当該薄肉部で所定方向にガイドするので、この電機子を備えた可動子では、例えば特許文献1に記載された端子箱のような部材を電機子コアとは別に設けなくても、リード線を所定の方向に安定して引き出すことが容易である。その結果として、滑動方向に沿った可動子の長さを短くすることも容易となる。したがって、本発明の電機子を用いれば、特に滑動方向に沿った可動子の長さの方が界磁としての固定子の長さよりも短いリニアモータについて、所望のストローク長さを有するものの小型化を図り易くなる。
In the armature of the linear motor of the present invention, the above-mentioned thin portion is provided at the sliding direction end portion of the armature core, and the lead wire drawn from the coil is guided in a predetermined direction by the thin portion. In the movable element, for example, the lead wire can be easily pulled out in a predetermined direction without providing a member such as the terminal box described in
以下、本発明のリニアモータの電機子およびリニアモータについて、図面を参照して実施の形態を詳細に説明する。なお、本発明は以下に説明する実施の形態に限定されるものではない。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of a linear motor armature and a linear motor according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to the embodiments described below.
実施の形態1.
図1は、リニアモータの一例を概略的に示す斜視図である。同図に示すリニアモータ40は、可動子20と固定子30とを備えている。そして、可動子20は電機子10と該電機子10上に配置された上板15とを有しており、固定子30は平板状のヨーク23と該ヨーク23上に一列に整列配置された複数の永久磁石25とを有している。このリニアモータ40では、上記の電機子10に3相の駆動電流を所定のパターンで通電して所定の向きの移動磁界を発生させて、可動子20を固定子30上で往復自在に滑動させる。可動子20の滑動方向に沿った電機子10の長さLaと固定子30での界磁の長さLmとの差がストローク長さLsとなる。
FIG. 1 is a perspective view schematically showing an example of a linear motor. The
図2は、図1に示したリニアモータ40で用いられている電機子10を概略的に示す斜視図である。同図に示す電機子10は、電機子コア7は、1列に整列配置された3つの磁極ティース1a〜1cと、個々の磁極ティース1a〜1cに巻かれた計3つのコイル3a〜3cと、各磁極ティース1a〜1cの整列方向の両端に配置された計2個の補助ティース5a,5bとを有する電機子コア7を備えており、隣り合う磁極ティース同士はコイル3a〜3cの上方で例えば溶接により互いに連結されてヨーク部4を形成している。
FIG. 2 is a perspective view schematically showing the
各磁極ティース1a〜1cは電磁鋼板等の強磁性材料の積層体であり、これらの磁極ティース1a〜1cの整列方向は図1に示した可動子20の滑動方向と一致している。個々の磁極ティース1a〜1cはI字状を呈しており、当該磁極ティース1a〜1cに巻回した導線を樹脂モールドしてコイル3a〜3cが形成されている。磁極ティース1aにコイル3aが巻かれ、磁極ティース1bにコイル3bが巻かれ、磁極ティース1cにコイル3cが巻かれている。これらのコイル3a〜3bは、互いに接続されている。
Each of the
各補助ティース5a,5bは、各磁極ティース1a〜1cの整列方向の両端に配置されている。換言すれば、上記可動子20の滑動方向に沿った電機子コア7での両端部に配置されている。これらの補助ティース5a,5bのうち、補助ティース5aは平板状を呈する。一方、補助ティース5bは、上板15(図1参照)側の領域に形成された薄肉部TW1を有しており、当該薄肉部TW1が外側となる向きで配置されている。
The
上記の薄肉部TW1は、電機子コア7の幅方向(平面視したときに可動子の滑動方向と直交する方向を意味する。以下同じ。)の全長に亘っている。したがって、薄肉部TW1の幅と電機子コア7の幅とは互いに同じ値である。当該薄肉部TW1は、各コイル3a〜3cから引き出されたリード線L1〜L3を所定の引出し方向にガイドする際に利用されるものであり、図示の例では、各リード線L1〜L3が薄肉部TW1の主面に沿って電機子コア7の幅方向に一旦引き出された後に折り曲げられて、薄肉部TW1の主面に沿って上方に引き出されている。
The thin portion TW 1 extends over the entire length of the armature core 7 in the width direction (meaning a direction orthogonal to the sliding direction of the mover when viewed in plan, the same applies hereinafter). Therefore, the width of the thin portion TW 1 and the width of the armature core 7 are the same value. The thin portion TW 1 is a lead wire L 1 ~L 3 drawn out from the
図示を省略するが、薄肉部TW1の表面には絶縁シート等が貼付されており、これにより各リード線L1〜L3と補助ティース5bとの間の絶縁耐力が確保されている。なお、各コイル3a〜3cをスター接続した場合には、中性点を接地するための接地線についても、薄肉部TW1において当該接地線を所定の引出し方向にガイドすることができる。
Although illustration is omitted, an insulating sheet or the like is affixed to the surface of the thin portion TW 1 , thereby ensuring a dielectric strength between the lead wires L 1 to L 3 and the
このように構成された電機子10では、各リード線L1〜L3を収容するための部材を電機子コア7とは別に設ける必要がない。例えば特許文献1に記載された端子箱を電機子10の外側に配置する必要がない。そのため、当該電機子10を用いたリニアモータでは、滑動方向に沿った可動子20(図1参照)の長さを短くすることが容易である。
In the
したがって、この電機子10を用いれば、特に滑動方向に沿った可動子20の長さの方が界磁としての固定子30の長さよりも短いリニアモータ40(図1参照)について、所望のストローク長さを有するものの小型化を図り易くなる。また、リード線L1〜L3を収容するための部材を電機子コア7とは別に設ける必要がない分、可動子20の質量を低減させることができるので、当該可動子20の単位長さあたりの推力を向上させることができる。
Therefore, when this
なお、各補助ティース5a,5b(図2参照)はリニアモータ40での磁路の一部を形成して主にコギング推力を低減させるものであり、補助ティース5bに占める薄肉部TW1の体積比が大きくなりすぎると磁路の磁気抵抗が増大してコギング推力が増加することがある。ただし、例えば薄肉部TW1を形成する際の前述の薄肉化の度合いを小さくすると、当該薄肉部TW1の形成に起因する磁気抵抗の増大が抑えられるので、コギング推力の増加を抑え易くなる。
Each
図3は、上述の電機子10を備えたリニアモータ40(図1参照)でのコギング波形の一例と、補助ティースに薄肉部が形成されていない以外は図2に示した電機子10と同様の構成を有する電機子を備えたリニアモータでのコギング波形の一例とを示すグラフである。図中の破線は、上記のリニアモータ40でのコギング波形を示し、実線は、補助ティースに薄肉部が形成されていないリニアモータでのコギング波形を示している。
FIG. 3 is the same as the
同図から明らかなように、2つのリニアモータでのコギング波形は殆ど一致している。このことから、補助ティースに薄肉部を設けても、当該薄肉部を設けていないリニアモータと同程度にコギング推力を抑え得ることが判る。 As is clear from the figure, the cogging waveforms in the two linear motors are almost the same. From this, it can be seen that even if the auxiliary teeth are provided with a thin portion, the cogging thrust can be suppressed to the same extent as a linear motor not provided with the thin portion.
実施の形態2.
電機子におけるコイルの数は、可動子を何相の駆動電流によって滑動させるかに応じて適宜選定可能である。例えば3相の駆動電流によって可動子を滑動させる場合には、電機子でのコイルの数を3の倍数とすることができる。
The number of coils in the armature can be appropriately selected depending on how many phases of the drive current are used to slide the mover. For example, when the mover is slid by a three-phase drive current, the number of coils in the armature can be a multiple of three.
図4は、6個のコイルを備えた電機子の一例を概略的に示す斜視図である。同図に示す電機子60は、1列に整列配置された6つの磁極ティース51a〜51fと、個々の磁極ティース51a〜51fに巻かれた計6つのコイル53a〜53fと、各磁極ティース51a〜51fの整列方向の両端に配置された計2個の補助ティース55a,55bとを有する電機子コア57を備えており、隣り合う磁極ティース同士はコイル53a〜53fの上方で例えば溶接により互いに連結されてヨーク部54を形成している。
FIG. 4 is a perspective view schematically showing an example of an armature having six coils. The
各磁極ティース51a〜51fの整列方向は可動子の滑動方向と一致している。また、補助ティース55aは平板状を呈しており、補助ティース55bには、図2に示した補助ティース5bにおける薄肉部TW1と同様の構成の薄肉部TW2が形成されている。
The alignment direction of the
このような構成を有する電機子60は、各コイル53a〜53fが所定パターンで接続されて3相の駆動電流により駆動されるものであり、当該電機子60からは3本のリード線L1〜L3が引き出される。これらのリード線L1〜L3は、実施の形態1で説明した電機子10(図2参照)におけるのと同様にして、薄肉部TW2において所定の引出し方向にガイドされている。各リード線L1〜L3を収容するための部材を電機子コア57とは別に設ける必要がない。
The
したがって、上記の電機子60を用いれば、実施の形態1で説明した電機子10を用いたときと同様の理由から、特に滑動方向に沿った可動子の長さの方が界磁としての固定子の長さよりも短いリニアモータについて、所望のストローク長さを有するものの小型化を図り易くなる。また、リード線L1〜L3を収容するための部材を電機子コア57とは別に設ける必要がない分、可動子の単位長さあたりの推力を向上させることができる。
Therefore, if the
実施の形態3.
リニアモータでのコギング推力を抑えるという観点からは、各補助ティースの形状および大きさを揃えることが好ましいので、整列配置された複数の磁極ティースでの整列方向の両端に配置される補助ティースの一方に薄肉部を設ける場合には、他方の補助ティースにも同一の形状および大きさを有する薄肉部を設けることが好ましい。
From the viewpoint of suppressing the cogging thrust in the linear motor, it is preferable to align the shape and size of each auxiliary tooth, so one of the auxiliary teeth arranged at both ends in the alignment direction of the plurality of aligned magnetic teeth. In the case where the thin portion is provided, it is preferable to provide the thin portion having the same shape and size also on the other auxiliary tooth.
図5は、各補助ティースに薄肉部が形成された電機子の一例を概略的に示す斜視図である。同図に示す電機子70は、1列に整列配置された3つの磁極ティース61a〜61cと、個々の磁極ティース61a〜61cに巻かれた計3つのコイル63a〜63cと、各磁極ティース61a〜61cの整列方向の両端に配置された計2個の補助ティース65a,65bとを有する電機子コア67を備えており、隣り合う磁極ティース同士はコイル63a〜63cの上方で例えば溶接により互いに連結されてヨーク部64を形成している。
FIG. 5 is a perspective view schematically showing an example of an armature in which a thin portion is formed in each auxiliary tooth. The
各磁極ティース61a〜61cの整列方向は可動子の滑動方向と一致している。また、各補助ティース65a,65bには、図2に示した補助ティース5bにおける薄肉部TW1と同様の構成の薄肉部TW3が形成されており、これらの補助ティース65a,65bは互いに同じ形状および大きさを有している。
The alignment direction of the
各コイル63a〜63cからのリード線L1〜L3は、実施の形態1で説明した電機子10(図2参照)におけるのと同様にして、補助ティース65bに形成されている薄肉部TW3において所定の引出し方向にガイドされている。勿論、補助ティース65aに形成されている薄肉部TW3においてのみ、または各補助ティース65a,65bに形成されている各薄肉部TW3,TW3において、リード線L1〜L3を所定の引出し方向にガイドさせることもできる。各リード線L1〜L3を収容するための部材を電機子コア67とは別に設ける必要がない。なお、リード線L1〜L3のガイドに利用しない薄肉部TW3については、絶縁シート等の貼付を省略することができる。
The lead wires L 1 to L 3 from the
上述の構成を有する電機子70を用いれば、実施の形態1で説明した電機子10を用いたときと同様の理由から、特に滑動方向に沿った可動子の長さの方が界磁としての固定子の長さよりも短いリニアモータについて、所望のストローク長さを有するものの小型化を図り易くなると共に、可動子の単位長さあたりの推力を向上させることができる。また、各補助ティース65a,65bが同一の形状および大きさを有しているので、当該電機子70を用いたリニアモータでのコギング推力を抑えることも容易である。さらには、補助ティースを1種類のみ揃えればよいので、2種類の補助ティースを揃える場合に比べて製造コストを削減することも容易である。
If the
実施の形態4.
整列配置された複数の磁極ティースでの整列方向の両端部に配置される補助ティースに薄肉部を設ける場合、当該薄肉部には溝部を含ませることができる。このような薄肉部を用いると、リード線を変形させて所定方向にガイドするときに、変形させた箇所を上記の溝部に挿入して当該リード線を固定することができる。変形させたリード線が弾性力により復元して可動子の滑動方向に突出してしまうのを防止し易くなる。
Embodiment 4 FIG.
When providing a thin part in the auxiliary teeth arrange | positioned at the both ends of the alignment direction in the some magnetic teeth arranged in alignment, the said thin part can include a groove part. When such a thin portion is used, when the lead wire is deformed and guided in a predetermined direction, the deformed portion can be inserted into the groove portion to fix the lead wire. It becomes easy to prevent the deformed lead wire from being restored by the elastic force and protruding in the sliding direction of the mover.
図6は、溝部を含んだ薄肉部が補助ティースに形成された電機子の一例を概略的に示す斜視図であり、図7は、溝部を含んだ薄肉部が形成されている補助ティースの一例を概略的に示す斜視図である。図6に示す電機子80は、1列に整列配置された3つの磁極ティース71a〜71cと、個々の磁極ティース71a〜71cに巻かれた計3つのコイル73a〜73cと、各磁極ティース71a〜71cの整列方向の両端に配置された計2個の補助ティース75a,75bとを有する電機子コア77を備えており、隣り合う磁極ティース同士はコイル73a〜73cの上方で例えば溶接により互いに連結されてヨーク部74を形成している。
6 is a perspective view schematically showing an example of an armature in which a thin portion including a groove portion is formed on an auxiliary tooth, and FIG. 7 is an example of an auxiliary tooth in which a thin portion including a groove portion is formed. FIG. The
各磁極ティース71a〜71cの整列方向は可動子の滑動方向と一致しており、これらの磁極ティース71a〜71cは隣り合うもの同士がコイル73a〜73cの上方で例えば溶接により互いに連結されてヨーク部74を形成している。補助ティース75aは平板状を呈しており、補助ティース75bには薄肉部TW4が形成されている。図6および図7に示すように、この薄肉部TW4は、可動子の上板側に位置する領域の片側を薄肉化し、一端が開放された溝部g1を上記薄肉化した領域の下方に設けた形状を有している。
The alignment direction of the
各コイル73a〜73cから出たリード線L1〜L3の各々が、補助ティース75bに形成されている薄肉部TW4において所定の引出し方向にガイドされている。具体的には、各リード線L1〜L3が薄肉部TW4の主面に沿って電機子コア77の幅方向に一旦引き出された後に折り曲げられて、薄肉部TW4の主面に沿って上方に引き出されている。これらのリード線L1〜L3を上方に引き出すために折り曲げた箇所は、上記の溝部g1に挿入することで固定されている。このため、折り曲げた各リード線L1〜L3が弾性力により復元して可動子の滑動方向に突出してしまうことが抑えられる。なお、図示を省略するが、薄肉部TW4の内表面および外表面には絶縁シート等が貼付されており、これにより各リード線L1〜L3と補助ティース75bとの間の絶縁耐力が確保されている。
Each of the lead wires L 1 to L 3 coming out of the
このような構成を有する電機子80を用いれば、実施の形態1で説明した電機子10を用いたとき同様の理由から、特に滑動方向に沿った可動子の長さの方が界磁としての固定子の長さよりも短いリニアモータについて、所望のストローク長さを有するものの小型化を図り易くなると共に、可動子の単位長さあたりの推力を向上させることができる。また、実施の形態1で説明した電機子10における補助ティース5bでの薄肉部TW1(図2参照)の体積比に比べて上記補助ティース75bでの薄肉部TW4の体積比の方が小さいので、当該電機子80では、薄肉部を設けたことに起因する磁気抵抗の増大が上記の電機子10に比べて抑えられる。その結果として、電機子80を用いたリニアモータでは、電機子10を用いたリニアモータに比べてコギング推力を抑えることが容易である。
If the
実施の形態5.
図8は、各補助ティースに薄肉部が形成された電機子の他の例を概略的に示す斜視図である。同図に示す電機子90は、1列に整列配置された3つの磁極ティース81a〜81cと、個々の磁極ティース81a〜81cに巻かれた計3つのコイル83a〜83cと、各磁極ティース81a〜81cの整列方向の両端に配置された計2個の補助ティース85a,85bとを有する電機子コア87を備えており、隣り合う磁極ティース同士はコイル83a〜83cの上方で例えば溶接により互いに連結されてヨーク部84を形成している。
FIG. 8 is a perspective view schematically showing another example of an armature in which a thin portion is formed in each auxiliary tooth. The
各磁極ティース81a〜81cの整列方向は可動子の滑動方向と一致している。また、各補助ティース85a,85bには、図7に示した補助ティース75bにおける薄肉部TW4と同様の構成を有する薄肉部TW5が形成されており、これらの補助ティース85a,85bは互いに同じ形状および大きさを有している。
The alignment direction of the
各コイル83a〜83cからのリード線L1〜L3は、実施の形態4で説明した電機子80(図6参照)におけるのと同様にして、補助ティース85bに形成されている薄肉部TW5において所定の引出し方向にガイドされている。勿論、補助ティース85aに形成されている薄肉部TW5においてのみ、または各補助ティース85a,85bに形成されている各薄肉部TW5,TW5において、リード線L1〜L3を所定の引出し方向にガイドさせることもできる。各リード線L1〜L3を収容するための部材を電機子コア87とは別に設ける必要がない。なお、リード線L1〜L3のガイドに利用しない薄肉部TW5については、絶縁シート等の貼付を省略することができる。
The lead wires L 1 to L 3 from the
このような構成を有する電機子90を用いれば、実施の形態1で説明した電機子10を用いたときと同様の理由から、特に滑動方向に沿った可動子の長さの方が固定子での界磁の長さよりも短いリニアモータについて、所望のストローク長さを有するものの小型化を図り易くなると共に、可動子の単位長さあたりの推力を向上させることができる。また、実施の形態2で説明した電機子60におけるのと同様の理由から、当該電機子90を用いたリニアモータでのコギング推力を抑えることが容易であると共に、製造コストを削減することも容易である。
If the
実施の形態6.
図9は、補助ティースに薄肉部が形成された電機子の更に他の例を概略的に示す斜視図である。同図に示す電機子100は、1列に整列配置された3つの磁極ティース91a〜91cと、個々の磁極ティース91a〜91cに巻かれた計3つのコイル93a〜93cと、各磁極ティース91a〜91cの整列方向の両端に配置された計2個の補助ティース95a,95bとを有する電機子コア97を備えており、隣り合う磁極ティース同士はコイル93a〜93cの上方で例えば溶接により互いに連結されてヨーク部94を形成している。
Embodiment 6 FIG.
FIG. 9 is a perspective view schematically showing still another example of the armature in which the thin portion is formed on the auxiliary teeth. The
各磁極ティース91a〜91cの整列方向は可動子の滑動方向と一致している。また、補助ティース95aは平板状を呈する。補助ティース95bは、中央部に形成された当該補助ティース95bの高さ方向の全長に亘る薄肉部TW6を有しており、当該薄肉部TW6が外側となる向きで電機子コア97の端部に配置されている。
The alignment direction of the
各コイル93a〜93cからのリード線L1〜L3は、補助ティース95bに形成されている薄肉部TW6において所定の引出し方向にガイドされている。具体的には、各リード線L1〜L3がヨーク部94上に一旦引き出されてから薄肉部TW6の主面に沿って電機子コア97の下方に向けて引き出され、その後に折り曲げられて、上方に向けて引き出されている。なお、図示を省略するが、ヨーク部94の上面および薄肉部TW6の表面には絶縁シート等が貼付されており、これにより各リード線L1〜L3とヨーク部94、補助ティース95bとの間の絶縁耐力が確保されている。
Lead wires L 1 to L 3 from the
このような構成を有する電機子100を用いても、実施の形態1で説明した電機子10を用いたときと同様の理由から、特に滑動方向に沿った可動子の長さの方が固定子での界磁の長さよりも短いリニアモータについて、所望のストローク長さを有するものの小型化を図り易くなると共に、可動子の単位長さあたりの推力を向上させることができる。
Even when the
実施の形態7.
リニアモータの電機子においては、補助ティースを用いることなく電機子コアを構成することもできる。すなわち、補助ティースは必須の構成部材ではなく、省略することも可能である。補助ティースを省略する場合には、例えばヨーク部に薄肉部を形成することができる。
Embodiment 7 FIG.
In an armature of a linear motor, an armature core can be configured without using auxiliary teeth. That is, the auxiliary teeth are not essential components and can be omitted. When the auxiliary teeth are omitted, for example, a thin portion can be formed in the yoke portion.
図10は、ヨーク部に薄肉部が形成された電機子の一例を概略的に示す斜視図である。同図に示す電機子110は、1列に整列配置された3つの磁極ティース101a〜101cと、個々の磁極ティース101a〜101cに巻かれた計3つのコイル103a〜103cとを有する電機子コア107を備えており、隣り合う磁極ティース同士はコイル103a〜103cの上方で例えば溶接により互いに連結されてヨーク部94を形成している。補助ティースは有していない。
FIG. 10 is a perspective view schematically showing an example of an armature in which a thin portion is formed in the yoke portion. The
各磁極ティース101a〜101cの整列方向は可動子の滑動方向と一致しており、上記のヨーク部104における上記滑動方向の一端部をその全幅に亘って薄肉化することで、ここに薄肉部TW7が形成されている。
The alignment direction of the
各コイル103a〜103cからのリード線L1〜L3は、ヨーク部104に形成されている薄肉部TW7において所定の引出し方向にガイドされている。具体的には、各リード線L1〜L3が薄肉部TW7の主面に沿って電機子コア107の幅方向に一旦引き出された後に折り曲げられて、薄肉部TW7の主面に沿って前方に引き出されている。なお、図示を省略するが、薄肉部TW7の表面には絶縁シート等が貼付されており、これにより各リード線L1〜L3とヨーク部104との間の絶縁耐力が確保されている。
Lead wires L 1 to L 3 from the
このような構成を有する電機子110を用いれば、実施の形態1で説明した電機子10を用いたときと同様の理由から、特に滑動方向に沿った可動子の長さの方が界磁としての固定子の長さよりも短いリニアモータについて、所望のストローク長さを有するものの小型化を図り易くなると共に、可動子の単位長さあたりの推力を向上させることができる。
If the
実施の形態8.
図11は、ヨーク部に薄肉部が形成された電機子の他の例を概略的に示す斜視図である。同図に示す電機子120は、1列に整列配置された3つの磁極ティース111a〜111cと、個々の磁極ティース111a〜111cに巻かれた計3つのコイル113a〜113cとを有する電機子コア117を備えており、隣り合う磁極ティース同士はコイル113a〜113cの上方で例えば溶接により互いに連結されてヨーク部104を形成している。補助ティースは有していない。
Embodiment 8 FIG.
FIG. 11 is a perspective view schematically showing another example of an armature in which a thin part is formed in a yoke part. The
各磁極ティース111a〜111cの整列方向は可動子の滑動方向と一致しており、上記のヨーク部114における上記滑動方向の一端部での幅方向片側を薄肉化することで、ここに薄肉部TW8が形成されている。
The alignment direction of the
各コイル113a〜113cからのリード線L1〜L3は、ヨーク部114に形成されている薄肉部TW8において所定の引出し方向にガイドされている。具体的には、各リード線L1〜L3が薄肉部TW8の主面に沿って電機子コア117の幅方向に一旦引き出された後に折り曲げられて、薄肉部TW8の主面に沿って前方に引き出されている。なお、図示を省略するが、薄肉部TW8の表面には絶縁シート等が貼付されており、これにより各リード線L1〜L3とヨーク部114との間の絶縁耐力が確保されている。
Lead wires L 1 to L 3 from the
このような構成を有する電機子120を用いれば、実施の形態1で説明した電機子10を用いたときと同様の理由から、特に滑動方向に沿った可動子の長さの方が界磁としての固定子の長さよりも短いリニアモータについて、所望のストローク長さを有するものの小型化を図り易くなると共に、可動子の単位長さあたりの推力を向上させることができる。また、実施の形態7で説明した電機子110におけるヨーク部104での薄肉部TW6(図10参照)の体積比に比べて上記ヨーク部114での薄肉部TW8の体積比の方が小さいので、当該電機子120では、電機子110に比べて薄肉部を設けたことに起因する磁気抵抗の増大が抑えられる。その結果として、電機子120を用いたリニアモータでは、電機子110を用いたリニアモータに比べてコギング推力を抑えることが容易である。
If the
実施の形態9.
図12は、リニアモータの他の例を概略的に示す斜視図である。同図に示すリニアモータ240は、可動子220と固定子230とを備えている。そして、可動子220は電機子210と該電機子210上に配置された上板215とを有しており、固定子230は、U字状のヨーク223と、該ヨーク223において互いに対向している2つの内周面にそれぞれ一列に整列配置された複数の永久磁石225とを有している。このリニアモータ240では、上記の電機子210に3相の駆動電流を所定のパターンで通電して所定の向きの移動磁界を発生させて、可動子220を固定子230上で往復自在に滑動させる。
Embodiment 9 FIG.
FIG. 12 is a perspective view schematically showing another example of a linear motor. The
図13は、図12に示した電機子210を概略的に示す斜視図である。同図に示す電機子210は、長手方向を揃えて1列に整列配置された計3つの磁極ティース201a〜201cと、個々の磁極ティース201a〜201cに2つずつ巻かれた計6つのコイル203a〜203fと、各磁極ティース201a〜201cの整列方向の両端に配置された計2個の補助ティース205a,205bとを有する電機子コア207を備えており、隣り合う磁極ティース同士は中央部で例えば溶接により互いに連結されてヨーク部204を形成している。
FIG. 13 is a perspective view schematically showing the
各磁極ティース201a〜201cの整列方向は図12に示した可動子220の滑動方向と一致している。磁極ティース201aにおける長手方向の一方の側にコイル203aが形成されており、他方の側にコイル203dが形成されている。また、磁極ティース201bにおける長手方向の一方の側にコイル203bが形成されており、他方の側にコイル203eが形成されている。そして、磁極ティース201cにおける長手方向の一方の側にコイル203cが形成されており、他方の側にコイル203fが形成されている。各コイル203a〜203fは、磁極ティースに巻回した導線を樹脂モールドすることによって作製されており、これらのコイル203a〜203bは互いに接続されている。
The alignment direction of the
各補助ティース205a,205bは、各磁極ティース201a〜201cの配列方向の両端に配置されている。換言すれば、図12に示した可動子220の滑動方向に沿った電機子コア205での両端部に配置されている。これらの補助ティース205a,205bのうち、補助ティース205aは平板状を呈する。一方、補助ティース205bは、中央部に形成されて当該補助ティース205bの高さ方向の全長に亘る薄肉部TW11を有しており、当該薄肉部TW11が外側となる向きで配置されている。
The
各コイル203a〜203fからのリード線L11〜L16は、補助ティース205bに形成されている薄肉部TW11において所定の引出し方向にガイドされている。具体的には、各リード線L11〜L16が薄肉部TW11の主面に沿って電機子コア207の下方に向けて一旦引き出され、同じ磁極ティースに形成されている2つのコイルから引き出されたリード線同士が結線されて計3本のリード線にまとめられた後に折り曲げられて、上方に向けて引き出されている。
Leads L 11 ~L 16 from each
図示を省略するが、薄肉部TW11の表面には絶縁シート等が貼付されており、これにより各リード線L11〜L16と補助ティース205bとの間の絶縁耐力が確保されている。なお、各コイル203a〜203fをスター接続した場合には、中性点を接地するための接地線についても、その引出し方向を薄肉部TW11により規制することができる。
Although not shown, the surface of the thin portion TW 11 is secured dielectric strength between are attached insulating sheet or the like, thereby the lead wires L 11 ~L 16 and the
このような構成を有する電機子210を用いれば、実施の形態1で説明した電機子10を用いたときと同様の理由から、特に滑動方向に沿った可動子の長さの方が界磁としての固定子の長さよりも短いリニアモータについて、所望のストローク長さを有するものの小型化を図り易くなると共に、可動子の単位長さあたりの推力を向上させることができる。
If the
実施の形態10.
図14は、図12に示したタイプのリニアモータで可動子に用いられる電機子の他の例を概略的に示す斜視図である。同図に示す電機子260は、図13に示した電機子210と同様に、長手方向を揃えて1列に整列配置された計3つの磁極ティース251a〜251cと、個々の磁極ティース251a〜251cに2つずつ巻かれた計6つのコイル253a〜253fと、各磁極ティース251a〜251cの整列方向の両端に配置された計2個の補助ティース255a,255bとを有する電機子コア257を備えており、隣り合う磁極ティース同士は中央部で例えば溶接により互いに連結されてヨーク部254を形成している。
FIG. 14 is a perspective view schematically showing another example of the armature used for the mover in the linear motor of the type shown in FIG. Similarly to the
各磁極ティース251a〜251cの整列方向は可動子の滑動方向と一致している。また、補助ティース255aは平板状を呈しており、補助ティース255bには薄肉部TW12が形成されている。この薄肉部TW12は、上板215(図12参照)側に位置する領域の中央部を薄肉化し、当該薄肉化した領域の下方にポケット状の溝部g2を設けた形状を有している。補助ティース255bは、薄肉部TW12が外側となる向きで電機子コア257の端部に配置されている。
The alignment direction of the
各コイル253a〜253fからのリード線L11〜L16は、補助ティース255bに形成されている薄肉部TW12において所定の引出し方向にガイドされている。具体的には、同じ磁極ティースに形成されている2つのコイルから引き出されたリード線同士が結線されて計3本のリード線にまとめられた後に折り曲げられ、結線箇所および折り曲げた箇所をポケット状の溝部g2に挿入した状態で上方に引き出されている。上記折り曲げた箇所は、ポケット状の溝部g2に挿入することで固定されている。このため、折り曲げられた各リード線が弾性力により復元して可動子の滑動方向に突出してしまうことが抑えられる。なお、図示を省略するが、薄肉部TW12の内表面および外表面には絶縁シート等が貼付されており、これにより各リード線L11〜L16と補助ティース255bとの間の絶縁耐力が確保されている。
Leads L 11 ~L 16 from each
このような構成を有する電機子260を用いれば、実施の形態1で説明した電機子10を用いたときと同様の理由から、特に滑動方向に沿った可動子の長さの方が界磁としての固定子の長さよりも短いリニアモータについて、所望のストローク長さを有するものの小型化を図り易くなると共に、可動子の単位長さあたりの推力を向上させることができる。また、実施の形態9で説明した電機子210における補助ティース205bでの薄肉部TW11(図13参照)の体積比に比べて上記補助ティース255bでの薄肉部TW12の体積比の方が小さいので、当該電機子260では、薄肉部を設けたことに起因する磁気抵抗の増大が上記の電機子210に比べて抑えられる。その結果として、電機子260を用いたリニアモータでは、電機子210を用いたリニアモータに比べてコギング推力を抑えることが容易である。
If the
実施の形態11.
リニアモータの電機子においては、電機子コアを構成する各磁極ティース同士を溶接により連結させる他に、所望の連結部材を用いて各磁極ティースを連結させることもできる。このとき、隣り合う磁極ティースは互いに接触していてもよいし、所望の磁気回路を形成することができる範囲内で互いに離隔していてもよい。
In the armature of the linear motor, in addition to connecting the magnetic teeth constituting the armature core by welding, the magnetic teeth can be connected using a desired connecting member. At this time, adjacent magnetic pole teeth may be in contact with each other, or may be separated from each other within a range in which a desired magnetic circuit can be formed.
図15は、各磁極ティースが連結部材により連結されている電機子の一例を概略的に示す斜視図である。同図に示す電機子320は、3つの磁極ティース311a〜311cと、各磁極ティース311a〜311cを一列に連結する角棒状の2つの連結部材319a,319bと、個々の磁極ティース311a〜311cに巻かれた計3つのコイル313a〜313cとを有する電機子コア317を備えている。
FIG. 15 is a perspective view schematically showing an example of an armature in which each magnetic pole tooth is connected by a connecting member. The
隣り合う磁極ティースは互いに接触していてもよいし、所望の磁気回路を形成することができる範囲内で互いに離隔していてもよい。各連結部材319a,319bは各磁極ティース311a〜311cに溶接されており、当該連結部材319a,319bの上面には電機子320を他の部材に固定する際の便宜を図るために設けられたねじ穴SHが開口している。個々の連結部材319a,319bは上記の磁気回路の形成に寄与しない。
Adjacent magnetic pole teeth may be in contact with each other, or may be separated from each other within a range in which a desired magnetic circuit can be formed. The connecting
これらの点を除けば、図示の電機子コア320は図11に示した電機子コア120と同様の構成を有している。図15に示した構成部材のうちで図11に示した構成部材と共通するものについては、図11で用いた参照符号での数値部分に200を加えた参照符号を付してその説明を省略する。なお、図15中の参照符号TW8は、磁極ティース311cの上部に形成された薄肉部を示しており、参照符号Wは連結部材319a,319bと磁極ティース311a〜311cとの溶接箇所を示している。
Except for these points, the illustrated
このような構成を有する電機子320を用いれば、実施の形態8で説明した電機子120(図11参照)を用いたときの同様の技術的効果が得られる他に、当該電機子320とその上に配置される部材との間隔が電機子120を用いたときよりも連結部材319a,319bの高さ分だけ広くなるので、各リード線L1〜L3を所定の方向にガイドし易くなるという技術的効果も得られる。
If the
以上、本発明のリニアモータの電機子およびリニアモータそれぞれについて実施の形態を挙げて説明したが、前述のように、本発明は上述の形態に限定されるものではない。例えば、本発明の電機子における薄肉部の形状をどのようなものとするかは、磁気抵抗等を考慮して適宜変更可能である。また、薄肉部を除いた電機子の構成についても、当該電機子に求められる性能等を考慮して適宜選定可能である。本発明のリニアモータにおける固定子の構成についても同様である。本発明については、上述したもの以外にも種々の変形、修飾、組み合わせ等が可能である。 As described above, the armature and the linear motor of the linear motor of the present invention have been described with reference to the embodiments. However, as described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments. For example, the shape of the thin portion in the armature of the present invention can be appropriately changed in consideration of the magnetic resistance and the like. Further, the configuration of the armature excluding the thin wall portion can be appropriately selected in consideration of the performance required for the armature. The same applies to the configuration of the stator in the linear motor of the present invention. The present invention can be variously modified, modified and combined in addition to the above.
1a〜1c 磁極ティース
3a〜3c コイル
4 ヨーク部
5a,5b 補助ティース
7 電機子コア
10 電機子
20 可動子
40 リニアモータ
51a〜51f,61a〜61c,71a〜71c,81a〜81c,91a〜91c 磁極ティース
53a〜53f,63a〜63c,73a〜73c,83a〜83c,93a〜93c コイル
54,64,74,84,94 ヨーク部
55a,55b,65a,65b,75a,75b,85a,85b,95a,95b 補助ティース
57,67,77,87,97 電機子コア
60,70,80,90,100 電機子
101a〜101c,111a〜111c 磁極ティース
103a〜103c,113a〜113c コイル
104,114 ヨーク部
107,117 電機子コア
110,120 電機子
201a〜201c,251a〜251c 磁極ティース
203a〜203f,253a〜253f コイル
204,254 ヨーク部
205a,205b,255a,255b 補助ティース
207,257 電機子コア
210,260 電機子
220 可動子
240 リニアモータ
311a〜311c 磁極ティース
313a〜313c コイル
314 ヨーク部
317 電機子コア
320 電機子
L1〜L3,L11〜L16 リード線
TW1〜TW8,TW11,TW12 薄肉部
g1,g2 溝部
1a to 1c
Claims (6)
コイルを巻いた複数の磁極ティースが前記可動子の滑動方向に沿って整列配置されている電機子コアでの前記滑動方向端部に薄肉部を形成し、前記コイルから引き出されたリード線を前記薄肉部において所定の方向にガイドすることを特徴とするリニアモータの電機子。 An armature used for a mover of a linear motor,
A thin-walled portion is formed at an end portion in the sliding direction of the armature core in which a plurality of magnetic teeth wound with a coil are arranged along the sliding direction of the mover, and the lead wire drawn from the coil is connected to the lead wire A linear motor armature that guides in a predetermined direction in a thin portion.
コイルを巻いた複数の磁極ティースが前記可動子の滑動方向に沿って整列配置されていると共に前記複数の磁極ティースの整列方向の両端にコイルが巻かれない補助ティースが配置されている電機子コアでの前記補助ティースの少なくとも一方に薄肉部を形成し、前記コイルから引き出されたリード線を前記薄肉部において所定の方向にガイドすることを特徴とするリニアモータの電機子。 An armature used for a mover of a linear motor,
An armature core in which a plurality of magnetic teeth around which coils are wound are arranged in alignment along the sliding direction of the mover and auxiliary teeth in which no coils are wound are arranged at both ends in the alignment direction of the plurality of magnetic teeth. A linear motor armature characterized in that a thin portion is formed on at least one of the auxiliary teeth in and a lead wire drawn out from the coil is guided in a predetermined direction in the thin portion.
前記電機子は、請求項1〜5のいずれか1つに記載の電機子であることを特徴とするリニアモータ。 A linear motor comprising a mover having an armature and a stator functioning as a field, and sliding the mover reciprocally on the stator,
The armature, a linear motor, which is a armature according to any one of claims 1-5.
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