JP6933469B2 - モータ制御回路、モータ制御方法、及びプログラム - Google Patents
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しかし、低速状態で昇圧電圧の電圧値を高くした場合、力率改善回路でエネルギーが消費されるため、消費電力が大きくなってしまい、COPが低下する。一方、昇圧電圧を高電圧としなければ、最大出力の向上は望めない。このように、従来の空気調和機は、省電力と高能力を共に充足することは、困難である。
直流電圧を出力する直流電源回路と、
前記直流電源回路の出力する直流電圧を昇圧する昇圧回路と、
前記直流電源回路から出力された直流電圧を用いて、モータを駆動するインバータ回路と、
前記モータの最小負荷状態における弱め界磁制御と最大トルク制御との切り替え回転数よりも高い回転数の領域において、前記直流電源回路の出力する直流電圧を前記モータの回転数の上昇に伴って上昇させるように、回転数と目標直流電圧との関係を規定するプロファイルを記憶するプロファイル記憶手段と、
前記モータの回転数を前記プロファイルに適用することによって目標直流電圧を求め、前記直流電源回路が前記目標直流電圧を出力するように、前記昇圧回路を制御して、前記直流電源回路の出力する直流電圧を昇圧する制御回路と、
を備え、
前記モータの巻線はY結線であり、
前記プロファイル記憶手段は、前記昇圧回路による前記モータの回転数の変化に対する目標直流電圧の変化の割合を、前記モータの回転数の変化に対する前記モータの端子電圧の変化の割合の2倍とする前記プロファイルを記憶する。
上記本発明の目的を達成するため、本発明に係る第2のモータ制御回路は、
直流電圧を出力する直流電源回路と、
前記直流電源回路の出力する直流電圧を昇圧する昇圧回路と、
前記直流電源回路から出力された直流電圧を用いて、モータを駆動するインバータ回路と、
前記モータの最小負荷状態における弱め界磁制御と最大トルク制御との切り替え回転数よりも高い回転数の領域において、前記直流電源回路の出力する直流電圧を前記モータの回転数の上昇に伴って上昇させるように、回転数と目標直流電圧との関係を規定するプロファイルを記憶するプロファイル記憶手段と、
前記モータの回転数を前記プロファイルに適用することによって目標直流電圧を求め、前記直流電源回路が前記目標直流電圧を出力するように、前記昇圧回路を制御して、前記直流電源回路の出力する直流電圧を昇圧する制御回路と、
を備え、
前記モータの巻線はΔ結線であり、
前記プロファイル記憶手段は、前記昇圧回路による前記モータの回転数の変化に対する目標直流電圧の変化の割合を、前記モータの回転数の変化に対する前記モータの端子間電圧の変化の割合と等しくする前記プロファイルを記憶する。
上記本発明の目的を達成するため、本発明に係る第3のモータ制御回路は、
直流電圧を出力する直流電源回路と、
前記直流電源回路の出力する直流電圧を昇圧する昇圧回路と、
前記直流電源回路から出力された直流電圧を用いて、モータを駆動するインバータ回路と、
前記モータの最小負荷状態における弱め界磁制御と最大トルク制御との切り替え回転数よりも高い回転数の領域において、前記直流電源回路の出力する直流電圧を前記モータの回転数の上昇に伴って上昇させるように、回転数と目標直流電圧との関係を規定するプロファイルを記憶するプロファイル記憶手段と、
前記モータの回転数を前記プロファイルに適用することによって目標直流電圧を求め、前記直流電源回路が前記目標直流電圧を出力するように、前記昇圧回路を制御して、前記直流電源回路の出力する直流電圧を昇圧する制御回路と、
を備え、
前記モータの回転数は、目標回転数である。
直流電圧を用いて、Y結線の巻線を有するモータの回転数に応じて、最大トルク制御と弱め界磁制御とのいずれかにより、前記モータをインバータ駆動する駆動ステップと、
前記直流電圧を生成する電圧生成ステップと、
を備え、
前記駆動ステップで、前記モータの最小負荷状態における弱め界磁制御と最大トルク制御との切り替え回転数よりも高い回転数の領域において、前記モータの回転数の上昇に伴って前記直流電圧を上昇させるように、回転数と目標直流電圧との関係を規定するプロファイルに、前記モータの回転数を適用することによって目標直流電圧を求め、前記電圧生成ステップで、この目標直流電圧を出力するように制御し、
前記プロファイルは、前記モータの回転数の変化に対する目標直流電圧の変化の割合を、前記モータの回転数の変化に対する前記モータの端子電圧の変化の割合の2倍とするプロファイルである。
上記本発明の目的を達成するため、本発明に係る第2のモータ制御方法は、
直流電圧を用いて、Δ結線の巻線を有するモータの回転数に応じて、最大トルク制御と弱め界磁制御とのいずれかにより、前記モータをインバータ駆動する駆動ステップと、
前記直流電圧を生成する電圧生成ステップと、
を備え、
前記駆動ステップで、前記モータの最小負荷状態における弱め界磁制御と最大トルク制御との切り替え回転数よりも高い回転数の領域において、前記モータの回転数の上昇に伴って前記直流電圧を上昇させるように、回転数と目標直流電圧との関係を規定するプロファイルに、前記モータの回転数を適用することによって目標直流電圧を求め、前記電圧生成ステップで、この目標直流電圧を出力するように制御し、
前記プロファイルは、前記モータの回転数の変化に対する目標直流電圧の変化の割合を、前記モータの回転数の変化に対する前記モータの端子間電圧の変化の割合と等しくするプロファイルである。
上記本発明の目的を達成するため、本発明に係る第3のモータ制御方法は、
直流電圧を用いて、モータの目標回転数に応じて、最大トルク制御と弱め界磁制御とのいずれかにより、前記モータをインバータ駆動する駆動ステップと、
前記直流電圧を生成する電圧生成ステップと、
を備え、
前記駆動ステップで、前記モータの最小負荷状態における弱め界磁制御と最大トルク制御との切り替え回転数よりも高い回転数の領域において、前記モータの目標回転数の上昇に伴って前記直流電圧を上昇させるように、目標回転数と目標直流電圧との関係を規定するプロファイルに、前記モータの目標回転数を適用することによって目標直流電圧を求め、前記電圧生成ステップで、この目標直流電圧を出力するように制御する。
コンピュータに、
直流電源装置から直流電圧が印加され、Y結線された巻線を有する駆動対象のモータに接続されたインバータ回路を制御して、前記直流電圧を複数相の電圧に変換して前記モータを駆動する動作を制御する処理において、
前記モータの最小負荷状態における弱め界磁制御と最大トルク制御との切り替え回転数よりも高い回転数の領域において、前記モータの回転数の上昇に伴って前記直流電圧を上昇させるように、回転数と目標直流電圧との関係を規定するプロファイルに、前記モータの回転数を適用することによって目標直流電圧を求める処理、
求めた目標直流電圧を出力するように前記直流電源装置を制御する処理、
を実行させ、
前記プロファイルは、前記モータの回転数の変化に対する目標直流電圧の変化の割合を、前記モータの回転数の変化に対する前記モータの端子電圧の変化の割合の2倍とするプロファイルである。
上記本発明の目的を達成するため、本発明に係る第2のプログラムは、
コンピュータに、
直流電源装置から直流電圧が印加され、Δ結線された巻線を有するモータに接続されたインバータ回路を制御して、前記直流電圧を複数相の電圧に変換して前記モータを駆動する動作を制御する処理において、
前記モータの最小負荷状態における弱め界磁制御と最大トルク制御との切り替え回転数よりも高い回転数の領域において、前記モータの回転数の上昇に伴って前記直流電圧を上昇させるように、回転数と目標直流電圧との関係を規定するプロファイルに、前記モータの回転数を適用することによって目標直流電圧を求める処理、
求めた目標直流電圧を出力するように前記直流電源装置を制御する処理、
を実行させ、
前記プロファイルは、前記モータの回転数の変化に対する目標直流電圧の変化の割合を、前記モータの回転数の変化に対する前記モータの端子間電圧の変化の割合と等しくするプロファイルである。
上記本発明の目的を達成するため、本発明に係る第3のプログラムは、
コンピュータに、
直流電源装置から直流電圧が印加され、駆動対象のモータに接続されたインバータ回路を制御して、前記直流電圧を複数相の電圧に変換して前記モータを駆動する動作を制御する処理において、
前記モータの最小負荷状態における弱め界磁制御と最大トルク制御との切り替え回転数よりも高い回転数の領域において、前記モータの目標回転数の上昇に伴って前記直流電圧を上昇させるように、目標回転数と目標直流電圧との関係を規定するプロファイルに、前記モータの目標回転数を適用することによって目標直流電圧を求める処理、
求めた目標直流電圧を出力するように前記直流電源装置を制御する処理、
を実行させる。
本発明の実施の形態1に係る直流電源装置を備えるモータ制御回路を、図1乃至図9を参照しつつ説明する。
本実施の形態に係るモータ制御回路100は、IPM(Interior Permanent Magnet)モータ(以下、単にモータ)30を駆動するものであり、直流電源回路11と、力率改善回路12と、平滑化回路13と、直流電圧センサ14と、直流電流センサ15と、インバータ回路16と、制御ユニット20とを備える。
直流電源回路11、力率改善回路12、平滑化回路13は、モータ30のインバータ駆動に使用される直流電圧及びその昇圧電圧を生成及び出力する直流電源装置10を構成する。直流電源装置10は、後述するように、最大トルク制御によるインバータ駆動中に、省電力となるような直流電圧を、インバータ駆動用にインバータ回路16に供給し、弱め界磁制御によるインバータ駆動中には、直流電圧を昇圧して、高能力となるような直流電圧を、インバータ駆動用にインバータ回路16に供給する。
一方、目標直流電圧Etの最大値EHは、モータ30の最大出力を可能とするために必要とされる電圧に設定される。
この直流電圧制御処理を図5のフローチャートを参照して説明する。
次に、PI制御部25は、目標直流電圧決定部24が求めた目標直流電圧Etと直流電圧センサ14が検出した実直流電圧Erとの偏差Ee(=Et−Er)を求める(ステップS203)。PI制御部25は、PI制御により、トランジスタ122のベースに印加するスイッチパルスのデューティDの変化分ΔD=k1・Ee+k2∫Eedtを求める(ステップS204)。PI制御部25は、従前のデューティDに求めた変化分ΔDを加算して、新たなデューティD(=D+ΔD)を求める(ステップS205)。
実施の形態1においては、モータ30の実回転数ωrと目標直流電圧Etとの関係を定義するプロファイルに従って、直流電源装置10を制御した。この発明はこれに限定されず、モータ30の目標回転数ωtと目標直流電圧Etとの関係を定義するプロファイルに従って、直流電源装置10の昇圧動作を制御することも可能である。
11 直流電源回路
12 力率改善回路(昇圧回路)
13 平滑化回路
14 直流電圧センサ
15 直流電流センサ
16 インバータ回路
20 制御ユニット
20A 制御ユニット
21 モータ制御部
22 PWM出力制御部
23 回転数算出部
24 目標直流電圧決定部
24A 目標直流電圧決定部
25 PI制御部
26 スイッチパルス出力制御部
30 IPMモータ
100 モータ制御回路
111 リアクタ
112 全波整流回路(フルブリッジ回路)
113 交流電源
121 全波整流回路
122 NPNバイポーラトランジスタ(トランジスタ)
123 環流ダイオード
Tu、Tv、Tw モータ端子
Claims (9)
- 直流電圧を出力する直流電源回路と、
前記直流電源回路の出力する直流電圧を昇圧する昇圧回路と、
前記直流電源回路から出力された直流電圧を用いて、モータを駆動するインバータ回路と、
前記モータの最小負荷状態における弱め界磁制御と最大トルク制御との切り替え回転数よりも高い回転数の領域において、前記直流電源回路の出力する直流電圧を前記モータの回転数の上昇に伴って上昇させるように、回転数と目標直流電圧との関係を規定するプロファイルを記憶するプロファイル記憶手段と、
前記モータの回転数を前記プロファイルに適用することによって目標直流電圧を求め、前記直流電源回路が前記目標直流電圧を出力するように、前記昇圧回路を制御して、前記直流電源回路の出力する直流電圧を昇圧する制御回路と、
を備え、
前記モータの巻線はY結線であり、
前記プロファイル記憶手段は、前記昇圧回路による前記モータの回転数の変化に対する目標直流電圧の変化の割合を、前記モータの回転数の変化に対する前記モータの端子電圧の変化の割合の2倍とする前記プロファイルを記憶する、
モータ制御回路。 - 直流電圧を出力する直流電源回路と、
前記直流電源回路の出力する直流電圧を昇圧する昇圧回路と、
前記直流電源回路から出力された直流電圧を用いて、モータを駆動するインバータ回路と、
前記モータの最小負荷状態における弱め界磁制御と最大トルク制御との切り替え回転数よりも高い回転数の領域において、前記直流電源回路の出力する直流電圧を前記モータの回転数の上昇に伴って上昇させるように、回転数と目標直流電圧との関係を規定するプロファイルを記憶するプロファイル記憶手段と、
前記モータの回転数を前記プロファイルに適用することによって目標直流電圧を求め、前記直流電源回路が前記目標直流電圧を出力するように、前記昇圧回路を制御して、前記直流電源回路の出力する直流電圧を昇圧する制御回路と、
を備え、
前記モータの巻線はΔ結線であり、
前記プロファイル記憶手段は、前記昇圧回路による前記モータの回転数の変化に対する目標直流電圧の変化の割合を、前記モータの回転数の変化に対する前記モータの端子間電圧の変化の割合と等しくする前記プロファイルを記憶する、
モータ制御回路。 - 直流電圧を出力する直流電源回路と、
前記直流電源回路の出力する直流電圧を昇圧する昇圧回路と、
前記直流電源回路から出力された直流電圧を用いて、モータを駆動するインバータ回路と、
前記モータの最小負荷状態における弱め界磁制御と最大トルク制御との切り替え回転数よりも高い回転数の領域において、前記直流電源回路の出力する直流電圧を前記モータの回転数の上昇に伴って上昇させるように、回転数と目標直流電圧との関係を規定するプロファイルを記憶するプロファイル記憶手段と、
前記モータの回転数を前記プロファイルに適用することによって目標直流電圧を求め、前記直流電源回路が前記目標直流電圧を出力するように、前記昇圧回路を制御して、前記直流電源回路の出力する直流電圧を昇圧する制御回路と、
を備え、
前記モータの回転数は、目標回転数である、
モータ制御回路。 - 直流電圧を用いて、Y結線の巻線を有するモータの回転数に応じて、最大トルク制御と弱め界磁制御とのいずれかにより、前記モータをインバータ駆動する駆動ステップと、
前記直流電圧を生成する電圧生成ステップと、
を備え、
前記駆動ステップで、前記モータの最小負荷状態における弱め界磁制御と最大トルク制御との切り替え回転数よりも高い回転数の領域において、前記モータの回転数の上昇に伴って前記直流電圧を上昇させるように、回転数と目標直流電圧との関係を規定するプロファイルに、前記モータの回転数を適用することによって目標直流電圧を求め、前記電圧生成ステップで、この目標直流電圧を出力するように制御し、
前記プロファイルは、前記モータの回転数の変化に対する目標直流電圧の変化の割合を、前記モータの回転数の変化に対する前記モータの端子電圧の変化の割合の2倍とするプロファイルである、
モータ制御方法。 - 直流電圧を用いて、Δ結線の巻線を有するモータの回転数に応じて、最大トルク制御と弱め界磁制御とのいずれかにより、前記モータをインバータ駆動する駆動ステップと、
前記直流電圧を生成する電圧生成ステップと、
を備え、
前記駆動ステップで、前記モータの最小負荷状態における弱め界磁制御と最大トルク制御との切り替え回転数よりも高い回転数の領域において、前記モータの回転数の上昇に伴って前記直流電圧を上昇させるように、回転数と目標直流電圧との関係を規定するプロファイルに、前記モータの回転数を適用することによって目標直流電圧を求め、前記電圧生成ステップで、この目標直流電圧を出力するように制御し、
前記プロファイルは、前記モータの回転数の変化に対する目標直流電圧の変化の割合を、前記モータの回転数の変化に対する前記モータの端子間電圧の変化の割合と等しくするプロファイルである、
モータ制御方法。 - 直流電圧を用いて、モータの目標回転数に応じて、最大トルク制御と弱め界磁制御とのいずれかにより、前記モータをインバータ駆動する駆動ステップと、
前記直流電圧を生成する電圧生成ステップと、
を備え、
前記駆動ステップで、前記モータの最小負荷状態における弱め界磁制御と最大トルク制御との切り替え回転数よりも高い回転数の領域において、前記モータの目標回転数の上昇に伴って前記直流電圧を上昇させるように、目標回転数と目標直流電圧との関係を規定するプロファイルに、前記モータの目標回転数を適用することによって目標直流電圧を求め、前記電圧生成ステップで、この目標直流電圧を出力するように制御する、
モータ制御方法。 - コンピュータに、
直流電源装置から直流電圧が印加され、Y結線された巻線を有する駆動対象のモータに接続されたインバータ回路を制御して、前記直流電圧を複数相の電圧に変換して前記モータを駆動する動作を制御する処理において、
前記モータの最小負荷状態における弱め界磁制御と最大トルク制御との切り替え回転数よりも高い回転数の領域において、前記モータの回転数の上昇に伴って前記直流電圧を上昇させるように、回転数と目標直流電圧との関係を規定するプロファイルに、前記モータの回転数を適用することによって目標直流電圧を求める処理、
求めた目標直流電圧を出力するように前記直流電源装置を制御する処理、
を実行させ、
前記プロファイルは、前記モータの回転数の変化に対する目標直流電圧の変化の割合を、前記モータの回転数の変化に対する前記モータの端子電圧の変化の割合の2倍とするプロファイルである、
プログラム。 - コンピュータに、
直流電源装置から直流電圧が印加され、Δ結線された巻線を有するモータに接続されたインバータ回路を制御して、前記直流電圧を複数相の電圧に変換して前記モータを駆動する動作を制御する処理において、
前記モータの最小負荷状態における弱め界磁制御と最大トルク制御との切り替え回転数よりも高い回転数の領域において、前記モータの回転数の上昇に伴って前記直流電圧を上昇させるように、回転数と目標直流電圧との関係を規定するプロファイルに、前記モータの回転数を適用することによって目標直流電圧を求める処理、
求めた目標直流電圧を出力するように前記直流電源装置を制御する処理、
を実行させ、
前記プロファイルは、前記モータの回転数の変化に対する目標直流電圧の変化の割合を、前記モータの回転数の変化に対する前記モータの端子間電圧の変化の割合と等しくするプロファイルである、
プログラム。 - コンピュータに、
直流電源装置から直流電圧が印加され、駆動対象のモータに接続されたインバータ回路を制御して、前記直流電圧を複数相の電圧に変換して前記モータを駆動する動作を制御する処理において、
前記モータの最小負荷状態における弱め界磁制御と最大トルク制御との切り替え回転数よりも高い回転数の領域において、前記モータの目標回転数の上昇に伴って前記直流電圧を上昇させるように、目標回転数と目標直流電圧との関係を規定するプロファイルに、前記モータの目標回転数を適用することによって目標直流電圧を求める処理、
求めた目標直流電圧を出力するように前記直流電源装置を制御する処理、
を実行させるプログラム。
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JP2017023464A Active JP6933469B2 (ja) | 2017-02-10 | 2017-02-10 | モータ制御回路、モータ制御方法、及びプログラム |
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