JP5460081B2 - コンミテータ、および3相直流モータ - Google Patents
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Description
各セグメントは、ヨークハウジング内に収納されたブラシホルダに支持されている一対のブラシと摺接可能になっている。そして、これらブラシを介してコイルに直流電流が供給されると、アーマチュアコアに形成される磁界と永久磁石との間に生じる磁気的な吸引力や反発力によって回転軸が回転される。この回転によってブラシが摺接するセグメントが順次変更されコイルに流れる電流の向きが切り替えられる、所謂整流が行われ、アーマチュアコアが継続的に回転する。
また、コンミテータに複数並設されているセグメントのうち、同電位となるセグメント同士を接続線で短絡し、ブラシが摺接していないセグメントにも電流を供給することで小型、高出力化を図る場合がある。この場合、接続線を配線する分、コンミテータとアーマチュアコアとの間に巻太りが生じ、効率よく直流モータの小型化を図りにくいという課題がある。
本発明に係るコンミテータにおける前記接続線は、前記回転軸を介して曲折するように配線されていることを特徴とする。
また、アーマチュアコイルを集中巻きにて巻装するので、重巻きにてアーマチュアコイルを巻装する場合と比較して巻太りを解消できる。
そして、アーマチュアコイルと接続線とを1本の導線で一連に形成することで、アーマチュアコイルと接続線とを別々に形成する場合と比較して巻装工程を単純化することができる。このため、作業効率を向上させ、製造コストを低減することが可能になる。これに加え、各ライザに接続線とアーマチュアコイルとを別々に掛け回す必要がなくなるので、ライザに掛かる導線の重なりが少なくなり、ライザと接続線、およびアーマチュアコイルとの電気的接触をより確実に行うことができる。
図1は、本発明に係る直流モータ2が適用された減速機付直流モータ1の構成を示す断面図、図2は、図1のA−A線に沿う断面図である。
図1、図2に示すように、減速機付直流モータ1は、例えば、車両のパワーウインドウ装置等に用いられるものであって、直流モータ2の回転軸3に、ウォームギヤ減速機4が連結されている。
直流モータ2は6極モータであって、有底筒状のヨーク5内にアーマチュア6を回転自在に配置した構成となっている。
ヨーク5の底壁(エンド部)51には、中央に軸方向外側に向かって突出するボス57が形成され、ここに回転軸3の一端を軸支するための軸受け18が圧入固定されていると共に、回転軸3のスラスト荷重を受ける円柱状の樹脂部材35が設けられている。
金属板11の外周部にはT字型の9つのティース12が周方向に沿って等間隔で放射状に形成されている。9つのティース12は、それぞれU相、V相、W相の順に割り振られている。すなわち、同相同士のティース12は、それぞれ3つずつ存在し、かつ周方向に等間隔で存在していることになる。
ティース12の外周部12bは軸方向平面視で弧状に形成されているのに対し、これに対向する永久磁石7は平板状に形成されている。このため、永久磁石7の中央から周方向両端に向かうに従って徐々に永久磁石7とアーマチュアコア8との間のエアギャップが大きくなる。
これらスロット13間にエナメル被覆の導線14を挿通し、ティース12の巻胴部12aに絶縁材であるインシュレータ39を介して導線14が巻装される。これにより、アーマチュアコア8の外周に、複数のアーマチュアコイル9が形成される。
したがって、この第一実施形態の直流モータ2は、永久磁石7が6つ、スロット13が9つ、セグメント15が9枚の6極9スロット9セグメントで構成された直流モータとなっている。
ライザ16には、アーマチュアコイル9の巻き始め端部と巻き終わり端部となる導線14が掛け回わされ、導線14はヒュージングによりライザ16に固定されている。これにより、セグメント15とこれに対応するアーマチュアコイル9とが導通される。
ブラシ収納部22は、ギヤハウジング23の直流モータ2側に凹状に形成されたものである。このブラシ収納部22には、一対のブラシホルダ20が内装されボルト17によって締結固定されている。
ブラシホルダ20には、それぞれブラシ31がスプリング21を介して付勢された状態で出没自在に内装されている。これらブラシ31の先端部は、スプリング21によって付勢され、コンミテータ10に摺接した状態になっている。
ギヤハウジング23は、ブラシ収納部22の他に、ウォーム軸収容部27とウォームホイール収容部28とを有している。
ウォーム軸25の両端側は、ウォーム軸収容部27に設けられた軸受け40,41によって回転自在に支持されている。ウォーム軸25と直流モータ2の回転軸3とは互いに軸方向に移動自在、かつ相対回転不能に連結されている。
すなわち、前述したスラストプレート37とこれに対応するウォーム軸25の先端との間に生じる摺動摩擦抵抗は、ウインドウガラスの開閉動作の際、ウインドウガラスの自重によるウォーム軸25の反転を防止するために作用するようになっている。
コネクタ29には、不図示の接続端子が内装されており、この接続端子が直流モータ2のブラシ31に電気的に接続されている。これによって、外部からの電源がブラシ31を介してコンミテータ10に供給される。この他にギヤハウジング23の外周部には、減速機付直流モータ1を固定するときに使用されるボルト孔33が3箇所設けられている。
なお、図3、図4においては、巻装方向を右方向(図3、図4における矢印R1参照)とすると共に、図5、図6においては、巻装方向を時計回り方向(図5、図6における矢印R2参照)とし、各セグメント15、および各ティース12に巻装方向始端側となる紙面左側が順に番号を付すると共に、ティース12に巻装された導線14に符号を付して説明する。
また、9枚のセグメント15のうち、同電位となるセグメント15は、2枚の他のセグメント15を間に挟んで存在する。このため、例えば、1番、4番、および7番セグメント15は、同電位同士のセグメント15に設定されている。
これにより、1番、4番、および7番セグメント15間に配線された導線14は、同電位同士のセグメント15を短絡する接続線19として機能する。
続いて導線14は、4番−5番ティース12,12の間のスロット13から引き出され、回転軸3に掛け回された後、6番−7番ティース12,12の間のスロット13に引き込まれる。そして、導線14は、7番ティース12に巻回されて第三U相コイル93Uを形成する。すなわち、各ティース12,12間に跨る渡り線部14aは、回転軸3に掛け回されることになる。
ここで、第三U相コイル93Uを形成した後、スロット13から引き出された導線14を近くのセグメント15に配線せず、離れた位置のセグメント15に配線することで、導線14を回転軸3に掛け回した状態にすることができる。
ここで、導線14における2番セグメント15のライザ16から引き出された部位は、2番セグメント15、5番セグメント15、および8番セグメント15を短絡する接続線19の巻き始め端34’としての役割を有していることになる。
すなわち、導線14は、任意の同電位となるセグメント15同士を一連に形成した後、このセグメント15に対応する相のアーマチュアコイル9を形成し、これを繰り返し行うことで接続線19、およびアーマチュアコイル9を形成している。
また、アーマチュアコイル9(9U,9V,9W)を集中巻きにて巻装するので、重巻きにてアーマチュアコイル9を巻装する場合と比較して巻太りを解消できる。
そして、導線14は、接続線19、および各相のアーマチュアコイル9U,9V,9Wを一連に形成しているので、アーマチュアコイル9(9U,9V,9W)と接続線19とを別々に形成する場合と比較して巻装工程を単純化することができる。このため、作業効率を向上させ、製造コストを低減することが可能になる。これに加え、各ライザ16に接続線19とアーマチュアコイル9とを別々に掛け回す必要がなくなるので、ライザ16に掛かる導線14の重なりが少なくなり、ライザ16と接続線19、およびアーマチュアコイル9との電気的接触をより確実に行うことができる。
図7は、アーマチュア6の展開図であって、各セグメント15、および各ティース12に巻装方向始端側となる紙面左側が順に番号を付すると共に、ティース12に巻装された導線14に符号を付して説明する。なお、図7においては、巻装方向を右方向(図7における矢印R1参照)とする。
また、第一実施形態と同一態様には、同一符号を付して説明する(以下の実施形態についても同様)。
より詳しくは、図7に示すように、導線14は、例えば、その巻き始め端34が7番セグメント15より巻き始められた場合、まず、7番セグメント15のライザ16に接続された後、7番セグメント15に対応するティース12(7番ティース12)よりも巻装方向前方に存在する1番ティース12に巻回される。このとき、導線14は、1番−9番ティース12,12の間のスロット13に挿入され、その後1番ティース12に巻回されるので、回転軸3に掛け回された後に1番−9番ティース12,12の間のスロット13に挿入されることになる。そして、導線14は、1番ティース12に第一U相コイル91Uを形成する。
そして、第三U相コイル93Uを形成した導線14は、7番−8番ティース12,12の間のスロット13から引き出される。そして、導線14は、回転軸3に掛け回された後、巻き始め端34が接続されている7番セグメント15と同電位の1番セグメント15に隣接する2番セグメント15のライザ16に掛け回される。このように、第三U相コイル93Uを形成した後、スロット13から引き出された導線14を近くのセグメント15に配線せず、離れた位置のセグメント15に配線することで、導線14を回転軸3に掛け回した状態にすることができる。
したがって、上述の第二実施形態によれば、前述の第一実施形態と同様の効果を奏することができる。
図8、図9は、アーマチュア6の展開図である。なお、各セグメント15、および各ティース12には、紙面左側から順に番号を付しているが、図8において、巻装方向は左方向(図8における矢印R2参照)とする。
続いて導線14は、4番−5番ティース12,12の間のスロット13から引き出され、回転軸3に掛け回されることなく、巻装方向前方に存在し、かつ同相の1番ティース12に巻回される。このとき、導線14は、1番−9番ティース12,12の間のスロット13に挿入され、その後1番ティース12に巻回されて第三U相コイル93Uを形成する。
ここで、第三U相コイル93Uを形成した後、スロット13から引き出された導線14を近くのセグメント15に配線せず、離れた位置のセグメント15に配線することで、導線14を回転軸3に掛け回した状態にすることができる。
ここで、導線14における5番セグメント15のライザ16から引き出された部位は、5番セグメント15、2番セグメント15、および8番セグメント15を短絡する接続線19の巻き始め端34’としての役割を有していることになる。
続いて、導線14は、5番ティース12に第三V相コイル93Vを形成した後、5番−6番ティース12,12の間のスロット13から引き出され、8番セグメント15に隣接する9番セグメント15のライザ16に掛け回される。これにより、導線14は、2番ティース12、8番ティース12、および5番ティース12にそれぞれ第一V相コイル91V、第二V相コイル92V、および第三V相コイル93Vで構成されるV相のアーマチュアコイル9Vを形成したことになり、このV相のアーマチュアコイル9Vの巻き終わり端44Vが9番セグメント15に接続されたことになる。
すなわち、導線14は、任意の同電位となるセグメント15同士を一連に形成した後、このセグメント15に対応する相のアーマチュアコイル9を形成し、これを繰り返し行うことで接続線19、およびアーマチュアコイル9を形成している。
これに加え、回転軸3に掛け回さない部分が前述の第一実施形態、および第二実施形態よりも増えるので、この分、導線14全体を短くすることができ、製造コストを低減することが可能になる。
図10は、アーマチュア6の展開図である。なお、各セグメント15、および各ティース12には、紙面左側から順に番号を付しているが、図10において、巻装方向は左方向(図8における矢印R2参照)とする。
ここで、この第四実施形態と前述の第三実施形態との相違点は、1つの相のアーマチュアコイル9を形成した後、この相に対応し、かつ同電位となるセグメント15同士を短絡し、これを繰り返し行うことで接続線19、およびアーマチュアコイル9を形成している点にある。
このように、第三U相コイル93Uを形成した後、スロット13から引き出された導線14を近くのセグメント15に配線せず、離れた位置のセグメント15に配線することで、導線14を回転軸3に掛け回した状態にすることができる。
したがって、上述の第四実施形態によれば、前述の第三実施形態と同様の効果を奏することができる。
2 直流モータ
3 回転軸
5 ヨーク
6 アーマチュア
7 永久磁石
8 アーマチュアコア
9 アーマチュアコイル
10 コンミテータ
12 ティース
13 スロット
14 導線
14a 渡り線部
15 セグメント
16 ライザ
19 接続線
31 ブラシ
34,34’,34’’ 巻き始め端
44U,44V,44W 巻き終わり端
61 本体部
91U 第一U相コイル
91V 第一V相コイル
91W 第一W相コイル
92U 第二U相コイル
92V 第二V相コイル
92W 第二W相コイル
93U 第三U相コイル
93V 第三V相コイル
93W 第三W相コイル
Claims (6)
- 回転軸の周囲に固定され合成樹脂から成る本体部と、
前記本体部に、周方向に沿って並設される複数のセグメントと、
前記セグメントに形成され、アーマチュアコイルが掛け回されるライザと、
前記複数のセグメントのうちの同電位となるセグメント同士の前記ライザ間に掛け回され、同電位となるセグメント同士を短絡させる接続線とを備え、
外部電源に電気的に接続されたブラシが前記セグメントに摺接することで前記アーマチュアコイルに給電を行うコンミテータにおいて、
前記セグメントの個数は、奇数個に設定され、
前記接続線は、同電位となるセグメント同士の前記ライザ間を前記回転軸に掛け回されるように配線されていることを特徴とするコンミテータ。 - 前記接続線は、前記回転軸を介して曲折するように配線されていることを特徴とする請求項2に記載のコンミテータ。
- 請求項1又は請求項2に記載のコンミテータと、前記回転軸の周囲に固定され前記アーマチュアコイルが巻装されるアーマチュアコアとを有するアーマチュアと、
前記アーマチュアの周囲を取り囲むように形成されたヨークと、
前記ヨークの内周面に固定され磁極数が6極の永久磁石とを備え、
前記アーマチュアコアは、
径方向外側に向かって延びる9つのティースと、
前記ティース間に形成され軸方向に沿って延びる9つのスロットとを有し、
前記コンミテータのセグメントの個数を9つに設定し、
同電位となるセグメントは、それぞれ2つの他のセグメントを間に挟んで存在している3相直流モータであって、
前記アーマチュアコイルと前記接続線とを1本の導線で形成し、
前記導線は、
この巻き始め端を任意のセグメントのライザに接続した後、このセグメントと同電位となるセグメントの各ライザに順番に掛け回し、続いて、前記回転軸に掛け回した後、前記巻き始め端が接続されたセグメントに対応するティースに集中巻きにて巻回し、続いて、このティースと同相の他の2つのティースに、それぞれ前記ライザ間の掛け回し順と同じ順番で集中巻きにて巻回すると共に、各ティース間に跨る渡り線部を前記回転軸に掛け回し、続いて、巻き終わり端を前記回転軸に掛け回した後、前記巻き始め端が接続されている前記任意のセグメントに隣接するセグメントのライザに掛け回し、この後、これらを巻装方向に向かって繰り返し行うことにより前記アーマチュアコイルと前記接続線とを一連に形成していることを特徴とする3相直流モータ。 - 請求項1又は請求項2に記載のコンミテータと、前記回転軸の周囲に固定され前記アーマチュアコイルが巻装されるアーマチュアコアとを有するアーマチュアと、
前記アーマチュアの周囲を取り囲むように形成されたヨークと、
前記ヨークの内周面に固定され磁極数が6極の永久磁石とを備え、
前記アーマチュアコアは、
径方向外側に向かって延びる9つのティースと、
前記ティース間に形成され軸方向に沿って延びる9つのスロットとを有し、
前記コンミテータのセグメントの個数を9つに設定し、
同電位となるセグメントは、それぞれ2つの他のセグメントを間に挟んで存在している3相直流モータであって、
前記アーマチュアコイルと前記接続線とを1本の導線で形成し、
前記導線は、
この巻き始め端を任意のセグメントのライザに接続した後、前記回転軸に掛け回し、その後、前記巻き始め端が接続された任意のセグメントに対応するティースと同相であって、かつ、このティースから巻装方向前方に存在する巻き始めティースに集中巻きにて巻回し、続いて、この巻き始めティースと同相の他の2つのティースに、それぞれ順番に集中巻きにて巻回すると共に、各ティース間に跨る渡り線部を前記回転軸に掛け回し、続いて、前記回転軸に掛け回した後、前記任意のセグメントと同電位であって、かつ、巻装方向前方に存在するセグメントに隣接する他のセグメントのライザに掛け回し、続いて、この他のセグメントと同電位となるセグメントの各ライザに、各ティースの巻回順と同じ順番で掛け回し、この後、これらを繰り返し行うことにより前記アーマチュアコイルと前記接続線とを一連に形成していることを特徴とする3相直流モータ。 - アーマチュアと、
前記アーマチュアの周囲を取り囲むように形成されたヨークと、
前記ヨークの内周面に固定され磁極数が6極の永久磁石とを備え、
前記アーマチュアは、
前記ヨークに軸支される回転軸と、
前記回転軸の周囲に固定されるアーマチュアコアと、
前記回転軸に前記アーマチュアコアと隣接して設けられ9つのセグメントを周方向に沿って並設したコンミテータとを有し、
前記アーマチュアコアは、
径方向外側に向かって延びる9つのティースと、
前記ティース間に形成され軸方向に沿って延びる9つのスロットとを有し、
前記コンミテータのセグメントは、同電位となるセグメント同士が接続線によって短絡されている3相直流モータであって、
前記アーマチュアコイルと前記接続線とを1本の導線で形成し、
前記導線は、
この巻き始め端を任意のセグメントのライザに接続した後、このセグメントと同電位となるセグメントの各ライザに順番に掛け回し、続いて、前記回転軸に掛け回した後、前記巻き始め端が接続されたセグメントに対応するティースと同相であって、かつ、各ライザの配線方向後方に存在するティースに集中巻きにて巻回し、続いて、このティースと同相の他の2つのティースに各ライザの配線方向に向かって順番に集中巻きにて巻回し、続いて、巻き終わり端を前記回転軸に掛け回した後、前記巻き始め端が接続されている前記任意のセグメントに隣接するセグメントのライザに掛け回し、この後、これらを繰り返し行うことにより前記アーマチュアコイルと前記接続線とを一連に形成していることを特徴とする3相直流モータ。 - アーマチュアと、
前記アーマチュアの周囲を取り囲むように形成されたヨークと、
前記ヨークの内周面に固定され磁極数が6極の永久磁石とを備え、
前記アーマチュアは、
前記ヨークに軸支される回転軸と、
前記回転軸の周囲に固定されるアーマチュアコアと、
前記回転軸に前記アーマチュアコアと隣接して設けられ9つのセグメントを周方向に沿って並設したコンミテータとを有し、
前記アーマチュアコアは、
径方向外側に向かって延びる9つのティースと、
前記ティース間に形成され軸方向に沿って延びる9つのスロットとを有し、
前記コンミテータのセグメントは、同電位となるセグメント同士が接続線によって短絡されている3相直流モータであって、
前記アーマチュアコイルと前記接続線とを1本の導線で形成し、
前記導線は、
この巻き始め端を任意のセグメントのライザに接続した後、前記回転軸に掛け回し、その後、前記巻き始め端が接続された任意のセグメントに対応するティースと同相であって、かつ、このティースから巻装方向後方に存在する巻き始めティースに集中巻きにて巻回し、続いて、この巻き始めティースと同相の他の2つのティースに、それぞれ順番に集中巻きにて巻回し、続いて、前記回転軸に掛け回した後、前記任意のセグメントに隣接する他のセグメントのライザに掛け回し、続いて、この他のセグメントと同電位となるセグメントの各ライザに、前記巻装方向に向かって順番に掛け回し、この後、これらを繰り返し行うことにより前記アーマチュアコイルと前記接続線とを一連に形成していることを特徴とする3相直流モータ。
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