JP6912943B2 - 回転装置および移動体 - Google Patents

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Description

本発明は、回転装置および移動体に関する。
従来、例えば、ポテンショメータの入力軸とアクチュエータの出力軸とをギアを介して接続し、このポテンショメータにより従来の可変抵抗器と同様に出力軸の回動に応じて出力軸の回転角度を検出することができるモータアクチュエータが知られている。このポテンショメータには、モータアクチュエータの電圧を出力する出力端子が設けられており、この出力端子は、基板に形成されたパターンを介して下側ケースに形成されたコネクタ部の出力端子に接続され、外部の制御装置に上記電圧を出力することができるようになっている。
実開平5−41374号公報
しかし、メーカーごとに外部のコネクタは仕様が異なるので、特許文献1に記載の技術では、メーカーごとに異なる回転装置にする必要がある。
本発明は、上記を課題の一例とするものであり、汎用性を有する回転装置および移動体を提供することを目的とする。
本発明の一態様に係る回転装置は、モータと、ギアと、当該ギアの回転角又は当該ギアの回転数を検出するセンサーと、モータを収容するハウジングと、ハウジングに取り付けられたコネクタと、コネクタに嵌め込まれ、モータと電気的に接続された複数の端子とを備え、複数の端子は、モータと電気的に接続される複数の第1接続端子と、センサーと電気的に接続される複数の第2接続端子と、を備え、複数の端子が並ぶ方向において、複数の第1接続端子は第1の間隔で並んでおり、複数の端子が並ぶ方向において、複数の第2接続端子は第2の間隔で並んでおり、複数の端子が並ぶ方向において、隣接する端子間の距離が変更可能であり、第1接続端子と複数の第2接続端子とは、異なる位置に並んでおり、複数の端子が並ぶ方向において、第1接続端子と、当該第1接続端子に隣接する第2接続端子との距離は、第2の間隔と同じ、又は、第2の間隔より大きく、センサーは、センサー基板を備え、センサー基板は、導電部が形成された面と、当該導電部が形成された面を囲む側面と、を備え、第2接続端子の長手方向において、第2接続端子の端面と導電部が形成された面を囲む側面とは対向している。
本発明の一態様によれば、汎用性を有する回転装置及び移動体を提供できる。
図1は、実施形態に係る回転装置の斜視図である。 図2は、実施形態に係る回転装置の一部を分解した分解図である。 図3は、実施形態に係る回転装置の一部を省略した分解図である。 図4は、出力ギアおよび導電性ブラシの斜視図である。 図5は、センサー基板を出力ギア側から見た斜視図である。 図6は、実施形態に係る回転装置を備える空調システムを説明するための概略図である。 図7は、図6の空調システムを備えた車両を示す図である。 図8は、変形例に係る回転装置の概略斜視図である。 図9は、変形例に係る回転装置の一部を省略した概略平面図である。 図10Aは、変形例に係るコネクタの概略平面図である。 図10Bは、図10Aのコネクタに対し、接続端子の嵌め込み位置を変更した一例を示す図である。
以下、実施形態に係る回転装置および移動体について図面を参照して説明する。
図1は、実施形態に係る回転装置1の斜視図である。図2は、実施形態に係る回転装置1の一部を分解した分解図である。図3は、実施形態に係る回転装置1の一部を省略した分解図である。
回転装置1は、筐体2と、コネクタ3と、第1接続端子4Aと、第2接続端子4Bと、モータ5と、伝達ギア6と、出力ギア7と、センサー8と、フレキシブル配線基板9とを備える。回転装置1では、外部コネクタ(不図示)をコネクタ3と筐体2とによって形成される差込口11に挿入することで、モータ5およびセンサー8と、外部コネクタとが電気的に接続される。
筐体2は、第1筐体20と、第2筐体21とを合わせることによって構成される。第1筐体20は、第1面部20aと、第1面部20aの外周部に設けられた第1側壁部20bとを備える。第2筐体21は、第2面部21aと、第2面部21aの外周部に設けられた第2側壁部21bとを備える。筐体2は、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ABSなどの樹脂材料で形成されている。
以下においては、説明の便宜上、第1筐体20と第2筐体21とを合わせる方向を上下方向(Z軸正負方向)とし、外部コネクタを回転装置1のコネクタ3に挿入する方向を前後方向(X軸正負方向)とし、上下方向および前後方向に直交する方向を左右方向(Y軸正負方向)とする。
第1筐体20には、第2筐体21側、すなわち下方(Z軸負方向)に向けて延在する取付部としての第1係合部20cが第1側壁部20bに一体に形成されている。第1係合部20cには孔20dが設けられている。第1係合部20cは、第1側壁部20bの外周に複数設けられる。なお取付部は、嵌合可能な嵌合部、係合可能な係合部、ネジなどの締結部材を用いて取り付けられる部位を含む。よって、係合部は取付部の一例である。
また、第1筐体20は、回転装置1をネジ等の締結部材を用いて空調システム100(図6参照)に取り付けるための、孔を有する取付部20eを備える。取付部20eは、複数設けられる。また、第1筐体20は、差込口11を形成する突出部20fを備える。突出部20fは、第1面部20aおよび第1側壁部20bの一部を前方(X軸正方向)に延在させることで形成される。
第2筐体21には、第2側壁部21bの外周に、突起21cが第2側壁部21bと一体に形成される。突起21cは、第1筐体20の第1係合部20cに対応する位置に形成され、第1係合部20cの孔20dに係合する。
また、第2筐体21は、コネクタ3が取り付けられ、コネクタ3を保持する2つの保持部21dを備える。保持部21dは、第2側壁部21bから第2筐体21の内部側、すなわち後方(X軸負方向)に向けて延在している。2つの保持部21dは、左右方向に所定距離隔てて対向するように形成される。保持部21dの内側面には、コネクタ3の第2係合部31aが係合する溝21eが形成される。各溝21eは、対向するように形成される。溝21eは、上下方向に沿って形成される。溝21eの下方の端部には、コネクタ3が抜け落ちることを防止するストッパー(不図示)が形成される。
第1筐体20の第1係合部20cの孔20dに第2筐体21の突起21cを係合させるように第1筐体20と第2筐体21を合わせることで、第1筐体20と第2筐体21とが一体化され、各種の部品を収容する筐体2が構成される。具体的には、筐体2は、モータ5、伝達ギア6、出力ギア7、センサー8、フレキシブル配線基板9を収容する。
なお、本実施形態では、第1筐体20に孔20dを有する第1係合部20cを設け、第2筐体21に突起21cを設けるようにしているが、第2筐体21に孔を有する係合部を設け、第1筐体20に突起を設けるようにしてもよい。
コネクタ3は、底面部30と、2つの第3側壁部31と、支持部32とを備える。コネクタ3は、筐体2と同様に、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ABSなどの樹脂材料で形成されている。
第3側壁部31は、底面部30の左右方向の端部から上方向に向けて延在され、2つ設けられる。すなわち、2つの第3側壁部31は、底面部30から上方向に延在している。2つの第3側壁部31は、対向するように形成される。第3側壁部31の外側面には、左右方向に突出する第2係合部31aが形成される。第2係合部31aは、上下方向に沿って形成され、第2筐体21の保持部21dの溝21eに係合する。第2係合部31aを溝21eに係合させることで、コネクタ3は、第2筐体21に取り付けられる。このように、コネクタ3は、第2筐体21に対し、脱着可能に取り付けられる。
また、第3側壁部31には、第1筐体20の第1係合部20cの孔20dに係合する突起31bが形成される。
コネクタ3の上方には、2つの第3側壁部31の間に開口部が形成されており、この開口部は、第1筐体20の突出部20fによって覆われる。底面部30、第3側壁部31および第1筐体20の突出部20fによって、外部コネクタが差し込まれる差込口11が形成される。
支持部32は、後方側の底面部30に設けられている。なお、底面部30、第3側壁部31および支持部32は一体的に形成されてもよい。支持部32には、前後方向に沿って凹部32aが形成される。凹部32aは、左右方向に並んで複数形成される。具体的には、凹部32aは、左右方向に並んで5つ形成される。凹部32aには、第1接続端子4A、または第2接続端子4Bが嵌め込まれる。すなわち、コネクタ3には、第1接続端子4A、および第2接続端子4Bが嵌め込まれる。
第1接続端子4Aおよび第2接続端子4Bは、金属製の板材を打ち抜きすることで形成された、同形状の端子である。以下では、第1接続端子4Aと第2接続端子4Bとをまとめて、接続端子4と称することがある。
接続端子4は、外部コネクタに挿入されて接続される部分である外部接続端子部4aと、外部接続端子部4aに繋がり、外部接続端子部4aとほぼ同じ厚さの平板部4bと、平板部4bの上面から上方へ突出する突起部4cとを備える。
平板部4bは、支持部32に形成された凹部32aに嵌め込まれる。これにより、接続端子4は、左右方向に並んで支持部32に固定される。隣り合う接続端子4は、各平板部4bの側面が対向するように配置される。すなわち、複数の接続端子4は、上面よりも面積が広い側面が対向するように左右方向に並んで配置される。
突起部4cは、フレキシブル配線基板9に設けた孔部9aに挿入され、例えば、フレキシブル配線基板9と半田付けされ、フレキシブル配線基板9と電気的に接続される。
第1接続端子4Aは、モータ5側に2つ隣接して設けられ、フレキシブル配線基板9を介して外部コネクタとモータ5とを電気的に接続する。また、第2接続端子4Bは、モータ5とは反対側に3つ隣接して設けられ、フレキシブル配線基板9を介して外部コネクタとセンサー8とを電気的に接続する。
モータ5は、出力ギア7を回転させるための駆動装置であり、本実施形態ではモータ5にDCモータを用いている。モータ5は、フレキシブル配線基板9と電気的に接続される一対のモータ端子(不図示)を備える。モータ5は、フレキシブル配線基板9を介して第1接続端子4Aと電気的に接続される。
伝達ギア6は、所定のギア比でモータ5の回転軸の回転を出力ギア7に伝達させるためのギアであり、本実施形態では、伝達ギア6として3つのギアが用いられる。
具体的には、伝達ギア6は、ウォームギア60と、第1二段ギア61と、第2二段ギア62とを備える。
ウォームギア60は、モータ5の回転軸に固定される。第1二段ギア61は、ウォームギア60に噛み合う直径が大きいギア61aと、直径が小さいギア61bとを備える。第2二段ギア62は、第1二段ギア61の直径が小さいギア61bに噛み合う直径が大きいギア62aと、出力ギア7に噛み合う直径が小さいギア(不図示)とを備える。
出力ギア7は、空調システム100のルーバー104の回転軸104a(図6参照)が接続され、モータ5の回転軸の回転をルーバー104の回転軸104aを制御する駆動力として出力するためのギアである。
なお、回転装置1は、出力ギア7にルーバー104の回転軸104aを直結させる態様に限られるものではなく、回転装置1とルーバー104の回転軸との間に介在するギアを設けるようにしてもよく、この場合、その介在するギアの回転軸が出力ギア7に接続される。
センサー8は、導電性ブラシ80(図4参照)と、センサー基板81とを備える。導電性ブラシ80は、図4に示すように、出力ギア7の上方側、すなわちセンサー基板81側となる上面に取り付けられ、センサー基板81に接触する。図4は、出力ギア7および導電性ブラシ80の斜視図である。
センサー基板81は、出力ギア7の回転角を制御するために、出力ギア7の回転角を検出するための部材である。センサー基板81の樹脂基板は、例えば、エポキシ系樹脂で形成されている。センサー基板81は、図5に示すように、出力ギア7の回転軸が配置される貫通孔81aと、貫通孔81aの外周に印刷によって形成された導電部81bとを備える。図5は、センサー基板81を出力ギア7側から見た斜視図である。
導電部81bは、貫通孔81a側に形成され、電気抵抗の小さい導電材料で形成された出力部81cと、出力部81cの外側に形成され、電気抵抗の大きい導電材料で形成された抵抗部81dとを備える。
出力部81cは、円環部81eと、第1導出部81fとを備える。円環部81eは、貫通孔81aの外周に沿って貫通孔81aを囲むように形成され、導電性ブラシ80の2つの接点のうちの一方が接触する。第1導出部81fは、円環部81eから引き出される。
また、抵抗部81dは、円弧状部81gと、第2導出部81hと、第3導出部81iとを備える。円弧状部81gは、出力部81cの円環部81eの外周に沿って円弧状に形成され、導電性ブラシ80の2つの接点のうちの他方が接触する。第2導出部81hは、円弧状部81gの一端から引き出される。第3導出部81iは、円弧状部81gの他端から引き出される。
第1導出部81f、第2導出部81hおよび第3導出部81iは、フレキシブル配線基板9と電気的に接続されており、フレキシブル配線基板9を介して第2接続端子4Bに電気的に接続される。
そして、上記のように構成された導電部81bは、導電性ブラシ80の接点が接触する接触位置が円環部81eおよび円弧状部81gの周方向に変化すると、第2導出部81hから第1導出部81fに至る経路の抵抗値が変わる可変抵抗部を構成する。第2導出部81hと第3導出部81iとの間に電圧を印加した状態で、導電性ブラシ80の接触位置が円環部81eおよび円弧状部81gの周方向に変位すると、第2導出部81hと第1導出部81fの間の電圧が変化する。そして、電圧の変化を検出することで出力ギア7の回転角を検出することができる。
フレキシブル配線基板9は、例えば、フィルム(樹脂基板)の上に接着層を形成し、接着層の上に導体が印刷または貼りあわされた構造を有する。フィルムは、ポリイミドやポリエステルなどの、絶縁性を有する樹脂材料で形成されている。導体は、銅などの金属材料で形成されている。また、接着層は、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂で形成されている。
フレキシブル配線基板9には、接続端子4の突起部4cが挿入される孔部9aが形成される。また、フレキシブル配線基板9は、第1接続端子4Aとモータ5のモータ端子とを電気的に接続し、第2接続端子4Bとセンサー基板81の第1導出部81f、第2導出部81hおよび第3導出部81iとを電気的に接続する5本の導電ライン9bを備える。
上記のように構成された回転装置1では、外部コネクタの態様、例えば、外部コネクタの端子部間の距離に応じて凹部32aの間隔を変更したコネクタ3が第2筐体21に取り付けられる。また、外部コネクタの端子部の形状に応じて外部接続端子部4aの形状を変更した接続端子4が凹部32aに嵌め込まれる。
上述したように、実施形態によれば、回転装置1は、モータ5と、モータ5を収容する第1筐体20および第2筐体21と、第2筐体21に脱着可能に取り付けられたコネクタ3と、コネクタ3に嵌め込まれ、モータ5と電気的に接続された複数の接続端子4とを備える。これにより、回転装置1を汎用化することができる。また、外部コネクタの態様に応じてコネクタ3を変更することができ、利便性を向上させることができる。また、接続端子4をコネクタ3に嵌め込むことで、接続端子4の緩みなどを抑制し信頼性を向上させることができる。
また、上記実施形態によれば、コネクタ3は、複数の凹部32aを備え、接続端子4が凹部32aに嵌め込まれる。これにより、接続端子4を容易にコネクタ3に取り付けることができ、接続端子4の緩みなどを抑制し信頼性を向上させることができる。
また、上記実施形態によれば、接続端子4は、平板部4bを備え、複数の接続端子4が並ぶ方向において、隣り合う接続端子4の平板部4bの側面が対向するように配置される。これにより、接続端子4を配置するためのスペースを小さくすることができ、回転装置1を小型化することができる。
また、上記実施形態によれば、接続端子4は、第1接続端子4Aの平板部4bの外周部に突起部4cを備える。第1接続端子4Aの突起部4cはフレキシブル配線基板9を介してモータ5に電気的に接続される。これにより、外部コネクタとモータ5とを電気的に接続することができる。
また、上記実施形態によれば、フレキシブル配線基板9には、複数の孔部9aが形成され、孔部9aに接続端子4の突起部4cが挿入される。これにより、例えば、フレキシブル配線基板9と、接続端子4とを半田付けする際に、位置ずれが生じることを抑制し、外部コネクタとモータ5とを電気的に確実に接続することができ、半田付けを行う際の作業性を向上させることができる。
また、上記実施形態によれば、コネクタ3は、底面部30と、底面部30から延在された2つの第3側壁部31を備える。2つの第3側壁部31は、接続端子4が並ぶ方向において対向する。また、底面部30および2つの第3側壁部31は、外部コネクタに対する差込口11を形成する。これにより、外部コネクタをコネクタ3に容易に差し込むことができる。
また、上記実施形態によれば、接続端子4は同一形状に形成される。具体的には、第1接続端子4Aと第2接続端子4Bとは同一形状に形成される。これにより、接続端子4の製造効率を向上させることができ、部品コストを削減することができる。
また、上記実施形態によれば、回転装置1は、モータ5の回転を外部に伝達する伝達ギア6および出力ギア7と、出力ギア7の回転数を検出するセンサー8とを備える。筐体2は、伝達ギア6および出力ギア7とセンサー8とを収容し、第2接続端子4Bとセンサー8とを電気的に接続する。これにより、外部コネクタをセンサー8に電気的に接続することができる。
以上のような回転装置1は、例えば、自動車等の車両150(移動体)の空調システム100に用いられ、以下、簡単に車両150の空調システム100に用いられる場合について図6および図7を参照し説明する。図6は、実施形態に係る回転装置1を備える空調システム100を説明するための概略図である。図7は、図6の空調システム100を備えた車両150を示す図である。
図6に示すように、空調システム100は、車両150のフロント部分FR(図7参照)に配置される、ブロアファン101と、エバポレータ102と、ヒータ103と、ルーバー104とを備える。
より具体的には、空調システム100の吸引口100a側にブロアファン101が配置され、ブロアファン101から送り出される空気を冷却するエバポレータ102が空気の流れ方向の下流側に配置されている。
さらに、エバポレータ102よりも空気の流れ方向の下流側にヒータ103が配置され、エバポレータ102とヒータ103との間にルーバー104が配置されている。ルーバー104が、エバポレータ102側からヒータ103側に流れる空気の供給量を制御することで、空気の温度が適切な温度に調節される。
そして、適切な温度に調整された空気は、さらに、ダクト等を経由して車室内に設けられた吹出口から車室内に供給される。上述の空調システム100において、例えば、ルーバー104の回転軸104aが、上述した回転装置1の出力ギア7(図4参照)に接続されている。
したがって、上述したように、回転装置1によって、ルーバー104が回動制御(図6の両矢印参照)され、所定の状態となる。
なお、上記は、空調システム100における回転装置1の一例を示しただけであり、例えば、空調システム100は、車室内の空気を循環させる場合と、車外の空気を車室内に取り込む場合とで空気流路(ダクト経路)の切り替えを行う場合がある。その切り替え部分にもルーバーが設けられている。
このため、この切り替え部分に設けられたルーバーを制御するのにも回転装置1は好適に用いることができる。
また、上記の実施形態では、DCモータを用いた回転装置1について説明したが、これに限られることはない。例えば、図8および図9に示すステッピングモータを用いた回転装置200に適用してもよい。図8は、変形例に係る回転装置200の概略斜視図である。図9は、変形例に係る回転装置200の一部を省略した概略平面図である。なお、図8および図9では、上記の実施形態と同様の作用を有する構成については、上記の実施形態と同じ符号を付している。変形例に係る回転装置200のモータ5は、ステッピングモータである。ステッピングモータは、ステップ数に基づいて回転角度を検出することができるため、例えば、DCモータを用いたセンサー用の第2接続端子4Bが不要である。従って、変形例の回転装置200は、接続端子4として第1接続端子4Aのみを備える。なお、変形例の回転装置200は、4本の第1接続端子4Aを備えるが、これに限られることはない。
また、上記の実施形態では、例えば、接続端子4間の態様が異なる外部コネクタに対応するためにコネクタ3を変更する回転装置1について説明したが、これに限られることはない。例えば、図10Aに示すように、コネクタ3の支持部32に設けた凹部32aの数を接続端子4の数よりも多くし、接続端子4を嵌め込む位置を変更可能としてもよい。すなわち、隣接する接続端子4間の距離を変更可能としても良い。図10Aは、変形例に係るコネクタ3の概略平面図である。これにより、例えば、図10Bに示すように、凹部32aに対し、第1接続端子4Aおよび第2接続端子4Bを嵌め込む位置を変更することができる。これにより、コネクタ3を汎用化することができる。図10Bは、図10Aのコネクタ3に対し、接続端子4の嵌め込み位置を変更した一例を示す図である。
また、上記実施の形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。
1 回転装置
2 筐体(ハウジング)
3 コネクタ
4 接続端子(端子)
4A 第1接続端子
4B 第2接続端子
4b 平板部
4c 突起部(突出部)
5 モータ
6 伝達ギア(ギア)
7 出力ギア(ギア)
8 センサー
9 フレキシブル配線基板(配線基板)
9a 孔部
11 差込口
20 第1筐体
21 第2筐体
21e 溝
30 底面部(底部)
31 第3側壁部(側部)
32 支持部
32a 凹部
100 空調システム
104 ルーバー
150 車両
200 回転装置

Claims (10)

  1. モータと、
    ギアと、
    当該ギアの回転角又は当該ギアの回転数を検出するセンサーと、
    前記モータを収容するハウジングと、
    前記ハウジングに取り付けられたコネクタと、
    前記コネクタに嵌め込まれ、前記モータと電気的に接続された複数の端子と
    を備え、
    前記複数の端子は、
    前記モータと電気的に接続される複数の第1接続端子と、
    前記センサーと電気的に接続される複数の第2接続端子と、
    を備え、
    前記複数の端子が並ぶ方向において、前記複数の第1接続端子は第1の間隔で並んでおり、
    前記複数の端子が並ぶ方向において、前記複数の第2接続端子は第2の間隔で並んでおり、
    前記複数の端子が並ぶ方向において、隣接する端子間の距離が変更可能であり、
    前記第1接続端子と前記複数の第2接続端子とは、異なる位置に並んでおり、
    前記複数の端子が並ぶ方向において、前記第1接続端子と、当該第1接続端子に隣接する第2接続端子との距離は、前記第2の間隔と同じ、又は、前記第2の間隔より大き
    前記センサーは、センサー基板を備え、
    前記センサー基板は、導電部が形成された面と、当該導電部が形成された面を囲む側面と、を備え、
    前記第2接続端子の長手方向において、前記第2接続端子の端面と前記導電部が形成された面を囲む側面とは対向している、回転装置。
  2. 前記コネクタは、前記ハウジングに脱着可能に取り付けられており、
    複数の凹部を備え、
    前記端子は、前記凹部に嵌め込まれる、請求項1に記載の回転装置。
  3. 前記コネクタは、
    前記端子の数よりも多くの前記凹部を備える、請求項に記載の回転装置。
  4. 前記複数の端子は、
    それぞれ平板部を備え、
    前記複数の端子が並ぶ方向において、隣り合う前記端子の平板部の面は、対向する、請求項1からのいずれか一つに記載の回転装置。
  5. 前記端子は、
    前記平板部の外周部に突出部を備え、
    前記第1接続端子の突出部は、配線基板を介して、前記モータに電気的に接続される、請求項に記載の回転装置。
  6. 前記配線基板は、
    複数の孔部を備え、
    前記突出部は、前記孔部に挿入される、請求項に記載の回転装置。
  7. 前記コネクタは、
    底部と、
    前記底部から延在する2つの側部とを備え、
    前記2つの側部は、前記複数の端子が並ぶ方向において対向し、
    前記底部および前記2つの側部は、外部コネクタに対する差込口を形成する、請求項1からのいずれか一つに記載の回転装置。
  8. 前記複数の端子は、同一形状である、請求項1からのいずれか一つに記載の回転装置。
  9. 前記ハウジングは、
    前記ギアと前記センサーとを収容し、
    前記複数の端子の一部は、前記センサーと電気的に接続される、請求項1からのいずれか一つに記載の回転装置。
  10. 請求項1からのいずれか一つに記載の回転装置と、
    前記回転装置によって制御されるルーバーとを備える空調システムを有する移動体。
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