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図面 (10)

目的

正の温度係数の装置(PTC)によって小型モータを保護するためのモータ用ブラシ組立体を提供する。

構成

電気モータのためのブラシ組立体(45)は、整流子スライド接触される遠位端をもつブラシアーム(39)と、ブラシアームを支持するためのブラシホルダ(38)と、モータ端子(37)と、電気的保護用のPTC(46)とを備えている。上記ブラシホルダ(38)、PTC(46)及びモータ端子(37)は、弾力性クランプ手段、例えば、弾力性フィンガ(60)又はスプリングクリップ(70)によって一緒に保持されるモータ内のスタックアレーを形成する。

概要

背景

例えば、バイメタルスイッチのような機械的なスイッチ、或いは正の温度係数の装置(PTC)、特に、セラミック又はポリマ型の正の係数サーミスタのようなソリッドステートスイッチといったスイッチング装置によって過電流及び/又は過剰温度からモータを保護することが知られている。

PTCをサーマルスイッチ又は電流スイッチとして低電圧及び超低電圧DCモータに使用することが知られている。これは、作動温度における抵抗値の急激な上昇、その自己加熱及び自己リセット品質によって理想的なものにされる。これら装置は、モータの外部に取り付けることができるが、近代的な設計では、モータの外部に不必要な障害物がないことが必要とされる。それ故、PTCは、一般に、モータ内、好ましくは、エンドキャップにおいて、モータ端子ブラシとの間に電気的に取り付けられるが、ロータ又は他の位置に取り付けることもできる。モータのサイズが減少するにつれて、PTCの配置が益々重要となり、種々の設計が提案されている。例えば、GB2222730A、GB2244868A及びEP0453575Aを参照されたい。

EP0453575は、樹脂型PTCサーミスタを小型のDCモータに使用し、PTCをアーマチャ巻線直列に接続することを開示している。PTCがモータ端子とブラシアームとの間に配置された実施例を含む種々の実施例が示されている。PTCは、導電性接着樹脂によって端子及びブラシアームに固定されると考えられる。

概要

正の温度係数の装置(PTC)によって小型モータを保護するためのモータ用ブラシ組立体を提供する。

電気モータのためのブラシ組立体(45)は、整流子スライド接触される遠位端をもつブラシアーム(39)と、ブラシアームを支持するためのブラシホルダ(38)と、モータ端子(37)と、電気的保護用のPTC(46)とを備えている。上記ブラシホルダ(38)、PTC(46)及びモータ端子(37)は、弾力性クランプ手段、例えば、弾力性フィンガ(60)又はスプリングクリップ(70)によって一緒に保持されるモータ内のスタックアレーを形成する。

目的

本発明の目的は、PTCによりモータを保護する簡単な別の方法を提供するか或いは少なくとも大衆が有用な選択を行えるようにすることである。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
2件

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請求項1

整流子スライド接触するように構成された遠位端を有するブラシアームと、該ブラシアームを支持するブラシホルダと、モータ端子と、該モータ端子をブラシホルダに電気的に接続するように構成された正の温度係数素子PTC)とを備えた電気モータのためのブラシ組立体において、上記ブラシホルダ、モータ端子及びPTCが、弾力性クランプ手段によって一緒に保持されるスタックアレーの少なくとも一部分を形成することを特徴とするブラシ組立体。

請求項2

上記弾力性のクランプ手段は、ブラシ組立体が取り付けられるエンドキャップと一体的に形成された弾力性フィンガを備え、これは、スタックアレーが配置されるようにエンドキャップに形成されたくぼみ共働して、そのスタックアレーをこのフィンガとくぼみの壁との間にクランプする請求項1に記載のブラシ組立体。

請求項3

上記フィンガの自由端の付近リップが形成され、このリップは、スタックアレーの少なくとも一部分を捕らえて、くぼみからのスタックアレーの引き抜きを制止する請求項2に記載のブラシ組立体。

請求項4

上記弾力性のクランプ手段は、スプリングクリップである請求項1に記載のブラシ組立体。

請求項5

上記スプリングクリップは、非導電性であり、上記端子及びブラシホルダを直接支持して、PTCを端子とホルダとの間に電気的接触状態でクランプする請求項4に記載のブラシ組立体。

請求項6

上記スタックアレーは絶縁部材を含み、上記スプリングクリップは、この絶縁部材と、端子及びブラシホルダの一方とを支持し、PTCが端子とブラシホルダとの間に配置されてそれらに電気的接触するようにスタックアレーを一緒にクランプする請求項4に記載のブラシ組立体。

請求項7

上記スタックアレーは絶縁部材を含み、上記スプリングクリップは、端子及びブラシホルダの一方と一体的に形成され、そして絶縁部材及びPTCの一方を直接支持して、PTCが端子をブラシホルダに電気的に接続するようにスタックアレーを一緒にクランプする請求項4に記載のブラシ組立体。

請求項8

上記絶縁部材は、ブラシ組立体が取り付けられるエンドキャップに形成された壁であり、この壁は、端子及びブラシホルダの少なくとも一方をエンドキャップ内に正確に位置設定するように構成される請求項6又は7に記載のブラシ組立体。

請求項9

上記PTCは、モータ端子及びブラシホルダの一方に半田付けされる請求項1ないし8のいずれかに記載のブラシ組立体。

請求項10

整流子をもつ巻線型ロータと、開いた端及び閉じた端をもつカン状のハウジングと、上記ハウジング内に配置される永久磁石ステータと、上記ハウジングの開いた端を閉じるエンドキャップと、上記ハウジング内にロータを回転可能に取り付けるために上記ハウジングの閉じた端及び上記エンドキャップにより支持されるベアリングと、上記整流子を経て巻線型ロータへ電力を供給するようにエンドキャップに取り付けられた第1及び第2のブラシ組立体とを備え、各ブラシ組立体は、モータ端子と、ブラシホルダと、ブラシアームと、該ブラシアームに取り付けられそして整流子にスライド接触されるカーボンブラシとを備え、第1のブラシ組立体は、更に、モータ端子とブラシホルダとの間に電気的に配置されたPTCと、ブラシホルダに一体的に形成されたスプリングクリップとを備え、該スプリングクリップは、PTCをブラシホルダに向けて押しやるようにPTCを支持しそしてPTCをモータ端子に対してクランプする一方、モータ端子及びブラシホルダを、エンドキャップと一体的に形成された絶縁壁の各側にクランプして、ブラシホルダ及びモータ端子をエンドキャップに対して正確に位置設定することを特徴とする小型PMDCモータ

請求項11

PTCがモータ端子に半田付けされる請求項10に記載のブラシ組立体。

技術分野

0001

本発明は、電気モータブラシ組立体係り、より詳細には、小型DCモータに使用するための正の係数サーミスタを組み込んだブラシ組立体に係る。

背景技術

0002

例えば、バイメタルスイッチのような機械的なスイッチ、或いは正の温度係数の装置(PTC)、特に、セラミック又はポリマ型の正の係数のサーミスタのようなソリッドステートスイッチといったスイッチング装置によって過電流及び/又は過剰温度からモータを保護することが知られている。

0003

PTCをサーマルスイッチ又は電流スイッチとして低電圧及び超低電圧DCモータに使用することが知られている。これは、作動温度における抵抗値の急激な上昇、その自己加熱及び自己リセット品質によって理想的なものにされる。これら装置は、モータの外部に取り付けることができるが、近代的な設計では、モータの外部に不必要な障害物がないことが必要とされる。それ故、PTCは、一般に、モータ内、好ましくは、エンドキャップにおいて、モータ端子ブラシとの間に電気的に取り付けられるが、ロータ又は他の位置に取り付けることもできる。モータのサイズが減少するにつれて、PTCの配置が益々重要となり、種々の設計が提案されている。例えば、GB2222730A、GB2244868A及びEP0453575Aを参照されたい。

0004

EP0453575は、樹脂型PTCサーミスタを小型のDCモータに使用し、PTCをアーマチャ巻線直列に接続することを開示している。PTCがモータ端子とブラシアームとの間に配置された実施例を含む種々の実施例が示されている。PTCは、導電性接着樹脂によって端子及びブラシアームに固定されると考えられる。

発明が解決しようとする課題

0005

小型モータのエンドキャップ内に導電性接着剤を使用することは、接着剤コスト、その抵抗レベル、及び組み立て中に接着剤を付与しそして接着剤が硬化するに要する時間から、回避するのが望ましい。又、小型モータのエンドキャップ内に接着剤を使用することを回避し、接着剤の硬化の前にエンドキャップを取り扱う間に生じる他の部品汚染のおそれを回避することも望ましい。

0006

又、エンドキャップのスロットを使用して、PTCを端子とブラシアームとの間にくさび状に入れ、電気的接続を形成することは、製造上充分ではない。というのは、PTC、特に、樹脂系のPTCは、正確な又は一貫した厚みを有していないからである。それ故、スロットをプラスチック材料のエンドキャップに正確に形成しそして端子及びブラシアームの厚みを正確にコントロールすることはできるが、端子、PTC及びブラシアームの複合スタックの厚みは正確なものでなく、又、一貫しておらず、従って、それが緩いと、PTCが落下したり又は少なくとも端子とブラシアームとの間に適切な電気的接続が形成されず、逆に、それがきついと、PTCがつぶされて、PTCの作動特性エラーが生じたり、特性が予想できないものとなったり又は受け入れられないものとなったりする。

0007

本発明の目的は、PTCによりモータを保護する簡単な別の方法を提供するか或いは少なくとも大衆が有用な選択を行えるようにすることである。

課題を解決するための手段

0008

これは、ブラシホルダ、モータ端子及びPTCが、弾力性クランプ手段によって一緒に保持されるスタックアレーの少なくとも一部分を形成するようなブラシ組立体を提供することによって達成される。

0009

従って、本発明は、整流子スライド接触するように構成された遠位端を有するブラシアームと、該ブラシアームを支持するブラシホルダと、モータ端子と、該モータ端子をブラシホルダに電気的に接続するように構成されたPTCとを備えた電気モータのためのブラシ組立体であって、ブラシホルダ、モータ端子及びPTCが、弾力性のクランプ手段によって一緒に保持されるスタックアレーの少なくとも一部分を形成するようなブラシ組立体を提供する。

0010

ブラシアームの遠位端には、使用中に整流子に接触するブラシが取り付けられるか、又はこの遠位端が整流子に直接接触される。後者の場合には、遠位端は、整流子の接触部をなす形状にされるか又はそのように被覆が施され、或いは良く知られたように整流子接触部分を各々有する複数のフィンガを形成するように分割される。

0011

ブラシホルダは、ブラシアームと一体的に形成できるが、ブラシアームを細長くし、ブラシアームの近位端にブラシホルダを溶接又はアップセットリベットによって接続するのが一般的である。

0012

好ましくは、弾力性のクランプ手段は、ブラシ組立体が取り付けられるエンドキャップと一体的に形成された弾力性フィンガより成り、これは、スタックアレーを配置するようにエンドキャップに形成されたくぼみ共働し、スタックアレーをフィンガとくぼみの壁との間にクランプする。

0013

更に、フィンガの自由端付近リップが形成され、このリップは、スタックアレーの少なくとも一部分を捕らえて、スタックアレーがくぼみから引き抜かれるのを制止するように構成される。

0014

或いは、弾力性クランプ手段はスプリングクリップでもよく、これは、導電性でもよいしそうでなくてもよい。スプリングクリップが非導電性の場合は、これが端子及びブラシホルダを直接支持し、PTCを端子とブラシホルダとの間に電気的接触状態でクランプする。

0015

スプリングクリップが導電性の場合には、スタックアレーが絶縁部材を含み、スプリングクリップは、この絶縁部材と、端子又はブラシホルダのいずれかとを支持し、PTCが端子とブラシホルダとの間に配置されてこれらに電気的に接触されるようにスタックアレーを一緒にクランプする。

0016

或いは、スプリングクリップは、端子又はブラシホルダのいずれかと一体的に形成され、絶縁部材又はPTCのいずれかを直接支持して、PTCが端子をブラシホルダに電気的に接続するようにスタックアレーを一緒にクランプする。

0017

好ましくは、絶縁部材は、ブラシ組立体が取り付けられるエンドキャップの内側に形成された壁であり、この壁は、端子及びブラシホルダの少なくとも一方をエンドキャップ内に正確に配置するように構成される。

0018

クランプ手段の弾力性は、PTCの厚みの大きな裕度ずれを容易に受け入れると同時に、PTCとモータ端子及びブラシホルダとの間に充分な接触圧力が維持されるよう確保する。エンドキャップに形成された壁を使用し、この壁の両側にモータ端子とブラシホルダが配置されるようにすることにより、端子及びブラシホルダは、PTCの厚みの変化に係わりなくエンドキャップ内に正確に位置設定される。モータ端子は、これが取り付けられる機器との正しい嵌合を確保するために正確に配置される必要があるが、ブラシホルダも、正しい位置で整流子に接触して適切な整流を確保するためにはエンドキャップ内に正確に配置される必要がある。

0019

ある状況においては、PTCをモータ端子又はブラシホルダのいずれかに半田付けすることが効果的である。これは、非常に高い振動があるか又は動きの激しい用途において付加的な固定性能を与えるだけでなく、製造中に、PTCを組立ラインへもっていく前に他の部品に半田付けし、組立ライン上でエンドキャップに挿入される個別部品個数を減少することもできる。

0020

高い振動又はおそらくは強い腐食を伴う用途の場合には、端子、ブラシホルダ及びクリップが互いに接触し及び/又はPTCと接触するところのそれらの領域をスズメッキ又は半田被覆することが望まれる。PTCは、通常、その端子にニッケル表面被膜を有し、これは、通常、充分な防食を果たす。

0021

又、本発明は、上記ブラシ組立体を組み込んだ小型電気モータも提供する。

0022

以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施例を一例として詳細に説明する。図1は、永久磁石直流型の小型電気モータを示している。このモータは、ロータ31と、深絞りカンケーシング32と、これを閉じるプラスチック材料のエンドキャップ33とを有している。ケーシングは、ステータを形成する永久磁石34と、端壁36に設けられたベアリング35とを支持する。エンドキャップは、ベアリング35と、2つのブラシ組立体25、45とを支持し、各ブラシ組立体は、モータ端子37(1つしか示されていない)と、ブラシホルダ38と、ブラシリーフ39と、カーボンブラシ40とを支持する。ロータは、ベアリング35にジャーナル軸受けされるシャフト41と、整流子42と、シャフトに取り付けられた巻線型アーマチャ43とを備えている。このアーマチャ43は、ロータ巻線44が巻かれるアームを有するスチール積層体のスタックより成る。巻線44は、整流子42に接続される。電力は、整流子42に接触するブラシ組立体を介してモータ端子37とロータ巻線44との間に伝達される。

0023

通常、ブラシ組立体は同じものであり、そしてモータ端子37がブラシ組立体の一体的部分であるのが有用である。ブラシ組立体は、通常、ベリリウム銅のような導電性の弾力性材料で形成されたブラシリーフ即ちブラシアーム39を有している。ブラシホルダ38は、ブラシアームの一端に固定され、ブラシアームを支持する。ブラシホルダ38は、黄銅のようなより堅牢な材料で作られる。又、ブラシ組立体は、整流子接触部分も備え、これは、カーボンブラシ40であるか又はブラシアームの遠位端に同様に取り付けられるか、或いは整流子42に直接接触されるブラシアームの一部分であってもよい。

0024

以上に述べた構造は、周知のものである。しかしながら、図1にモータのエンドキャップは、1つの標準的なブラシ組立体25と、PTCを組み込んだ1つのブラシ組立体とを有している。PTCブラシ組立体(45)は、説明の目的で、図2及び3に示すものと同様にのみ示すが、ここに述べる実施例のいずれの形態をつることもできる。

0025

図2及び3は、ブラシ組立体45をモータに取り付け、特に、エンドキャップ33の内面に取り付ける1つの構成を示している。図2は、エンドキャップの内面を示しており、一方、図3は、図2のIII−III線に沿った部分断面図であって、ブラシ組立体がエンドキャップにいかに固定されるかを示している。説明を容易にするために、モータケーシング32の一部分と、整流子42の一部分が示されている。

0026

図2のエンドキャップには、2つのブラシ組立体が取り付けられる。その一方25は、標準的なブラシ組立体であり、そしてその他方45は、本発明によるブラシ組立体である。ブラシ組立体45は、正の係数のサーミスタ又は同様の装置のような正の温度係数の素子46を組み込んでおり、これは、一般にPTCと称される。好ましい素子は、レイケム・コーポレーションにより「POLYSWITCH」サーキットプロテクタという商標で市販されている導電性ポリマの正の温度係数の抵抗器である。

0027

ブラシ組立体45は、図4に明確に示されており、明瞭化のために分解して示されている。ブラシ組立体は、モータ端子37と、ブラシホルダ38と、ブラシアーム39と、PTC46とを備えている。図示されたモータ端子37は、接点部分52から延びた細長い端子部分51を有する雄型端子である。端子部分は、外部電源に接触するように設計される。端子部分には、端子37をエンドキャップ33に保持するためのとげ53が形成されている。

0028

ブラシホルダ38は、ブラシアーム39の堅固な支持体即ちベースを形成し、通常は、黄銅又は同様の材料である。ブラシホルダは、PTC46に接触するために、端子の接点部分52と同様の接点部分48を有する。ブラシアーム39はベリリウム銅のストリップであり、その遠位端にはカーボンブラシ40が取り付けられる。ブラシアームの近位端は、リベット、スポット溶接又は同様の手順によってブラシホルダ38に固定される。例示の目的で、アップセットリベット47が示されている。

0029

従って、PTC46は、端子37とブラシホルダ38との間に物理的及び電気的に配置されて、スタックアレーを形成する。このアレーは、弾力性のクランプ手段によって一緒に保持され、アレーの一体性及び種々の部品間の接触を維持する。又、PTCは、組立ライン上で組み立てられる個別部品の数を減少するために、半田付けやレーザ溶接等によってモータ端子又はブラシホルダのいずれかに永久的に取り付けることもできる。PTCは、ブラシアームがブラシホルダに固定されるときにブラシホルダに取り付けることもできるし、或いはエンドキャップ組立ラインから離れた位置でモータ端子が形成されるときにこの端子に取り付けることもできる。

0030

図3に戻ると、ブラシ組立体はエンドキャップに内側から挿入されることが明らかである。ブラシ組立体は、エンドキャップに形成されたくぼみ54内に配置される。端子37の端子部分51は、外部から操作できるようにエンドキャップ33の端子穴55に通される。とげ53は、端子穴55の端壁に食い込んで端子の引き抜きに抵抗する。接点部分52は、端子穴55より広く、端子37がホルダを通して完全に引き抜かれるのを防止し、端子37を位置固定する。

0031

PTC46は、端子及びブラシホルダの接点部分48、52間にサンドイッチされ、PTCにおいて端子とブラシホルダとの間に電気的接触確立する。PTCは、前記したように、端子又はブラシホルダのいずれかに永久的に取り付けることができる。

0032

エンドキャップ33と一体的に弾力性フィンガ60が形成され、くぼみ54の壁の一部分を形成する。このフィンガ60は、ブラシホルダ38を支持するように構成されて、ブラシ組立体をくぼみ54の反対の壁に対してクランプし、アレーの部品を電気的に接触させる。このフィンガは、ブラシ組立体をくぼみに挿入するときに弾力で変形される。フィンガの弾力性は、PTCを含むことによるスタックの厚みのばらつきを容易に受け入れるものである。フィンガ60には、その外端フック61が設けられている。このフックは、少なくともブラシホルダの外縁上に延び、くぼみからブラシホルダを軸方向に引き抜くのを防止するラッチを形成する。

0033

図5ないし9は、スプリングクリップ70又は同様の形式固定具が端子37をブラシホルダ38に向けて押しやる一方、それらの間にPTCを電気的に接続する別のクランプ構成体を示している。図5には、非導電性のクリップが示されているが、図6のクリップは導電性である。図7、8及び9において、クリップは、端子又はブラシホルダのいずれかの一体的部分として形成され、図8及び9では、端子とブラシホルダとの間の電気的接続の重要な部分を形成する。

0034

図5において、端子37、PTC46及びブラシホルダ38のスタックアレーは、スプリングクリップ70によって一緒に保持される。端子は、前記と同様にエンドキャップ33に取り付けられる。スプリングクリップは、非導電性であるか、さもなくば、PTC46の短絡を防止するためにある形態の絶縁を必要とする。

0035

図6において、クリップ70は導電性でもよい。というのは、エンドキャップ33と一体的に形成された壁67の形態の絶縁部材がスタックアレーの一部分を形成し、クリップをブラシホルダから絶縁するからである。又、壁67は、ブラシホルダをエンドキャップ内に正確に位置設定する便利な手段も構成する。壁には、クリップ70を位置設定するためのノッチ71が形成される。

0036

図7は、図6と同様の構成を示すが、スプリングクリップはモータ端子と一体的に形成され、端子を挿入すると、クリップも挿入され、端子37の引き抜きを防止するとげ53は、クリップ70も固定する。

0037

図8は、図7に対応する構成であり、スプリングクリップ70は、ブラシホルダ38と一体的に形成される。又、クリップは、絶縁部材67ではなくPTC46を直接支持する。従って、クリップは、端子とブラシホルダとの間の電流路の重要な部分を形成する。この構成の利点は、端子とブラシホルダが壁67によって分離され且つそれに直接接触し、従って、PTC46の厚みのばらつきに係わりなくエンドキャップ内に正確に位置設定できることである。もちろん、この構成は、個別のクリップ又は端子と一体的なクリップに使用することもできる。

0038

図9は、モータ端子37’が雌型である場合の実施例を示している。雄型給電端子80は、モータ端子37’と給電端子80との間の相互作用を示すためにエンドキャップ33に挿入されて仮想線で示されている。

0039

この場合も、クリップ70は、端子37’と一体的に形成され、そしてPTC46を直接支持する。スプリング押しつけにより、PTCはブラシホルダに対して支持される。ブラシホルダ38は、絶縁壁67を使用することによりエンドキャップ33に正確に位置設定される。又、壁67は、給電端子80のチャンネル81の片面を形成する。モータ端子37’は接点部分52’を有し、これは、給電端子80が挿入されたとき弾力で横方向に変位して給電端子80を支持し、それと電気的接触を形成するように配置される。

0040

ブラシをもつブラシアームを例示したが、本発明は、ワイパを使用するブラシ組立体や、整流子に直接スライド接触されるブラシアームの部分であって多数のフィンガリーフブラシ構成体を含むものにも等しく適用できることが明らかであろう。又、雄型端子を主として示したが、この構成体は、図9を含むことによって示したように、雌型端子にも等しく適用できる。

図面の簡単な説明

0041

図1本発明を適用できる小型PMDCモータの分解斜視図である。
図2本発明によるブラシ組立体が取り付けられたモータエンドキャップを示す図である。
図3図2のIII−III線に沿った部分断面図で、ブラシ組立体とエンドキャップとの接続を示す図である。
図4図2のブラシ組立体の分解図である。
図5ブラシ組立体が非導電性クリップを組み込んだ更に別の実施例を詳細に示す断面図である。
図6図5と同様であるが、ブラシ組立体が導電性クリップを組み込んだ別の実施例を示す断面図である。
図7図6と同様であるが、導電性クリップがモータ端子の一部分として形成された場合の図である。
図8図6と同様であるが、導電性クリップがブラシホルダの一部分として形成された場合の図である。
図9図7と同様であるが、モータ端子が雌型の端子として構成された場合の図である。

--

0042

25標準ブラシ組立体
31ロータ
32ケーシング
33エンドキャップ
34永久磁石
35ベアリング
37モータ端子
38ブラシホルダ
39ブラシリーフ
40カーボンブラシ
41シャフト
42整流子
43アーマチャ
45 本発明のブラシ組立体
46PTC
54くぼみ
55端子穴
60フィンガ
61フック
67 壁
70 スプリングクリップ

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