JPH02254945A - 全閉電動機 - Google Patents

全閉電動機

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JPH02254945A
JPH02254945A JP2038530A JP3853090A JPH02254945A JP H02254945 A JPH02254945 A JP H02254945A JP 2038530 A JP2038530 A JP 2038530A JP 3853090 A JP3853090 A JP 3853090A JP H02254945 A JPH02254945 A JP H02254945A
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    • H02K9/14Arrangements for cooling or ventilating wherein gaseous cooling medium circulates between the machine casing and a surrounding mantle
    • H02K9/18Arrangements for cooling or ventilating wherein gaseous cooling medium circulates between the machine casing and a surrounding mantle wherein the external part of the closed circuit comprises a heat exchanger structurally associated with the machine casing
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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    • H02K5/20Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with channels or ducts for flow of cooling medium
    • H02K5/207Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with channels or ducts for flow of cooling medium with openings in the casing specially adapted for ambient air
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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  • Motor Or Generator Cooling System (AREA)
  • Motor Or Generator Frames (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、全閉外扇電動機、更に詳しくは全閉外扇電動
機の有効な冷却システムに関するものである。
(従来の技術) 電動機の基本的な種類は交流誘導電動機、直流電動機及
び交直両用電動機である。交直両用型電動機は交流か直
流で作動するようになっている。
ある使用環境では、電動機をその使用環境から殆ど隔離
してしまうのが望ましい。これは、塵埃、湿気、化学的
ガスまたはその他の周囲の雰囲気中の有害成分から電動
機を保護するのに必要なためである。このような密閉電
動機はまた周囲の雰囲気が塗料の溶媒のような可燃性ガ
スを含有する場合にも有用である。全閉電動機を使用す
る場合の制限因子は、過剰な熱の蓄積とそれに起因する
電動機の損傷を防ぐように電動機を冷却する能力である
誘導電動機の特性として、交流入力の周波数により、或
いはその関数として決まる特定の速度で回転することが
必要である。また誘導電動機は起動トルクが低く、起動
時には大量の電流を必要とする。交流電動機では、カー
ブした永久磁石が2つ固定子として用いられ、円周方向
の永久磁石間の間隔は極めて小さいので、冷却用空気を
効果的に通すスペースはなく、従って電動機の内部機構
に対して殆ど冷却効果を持たない、また永久磁石を保持
するジャケットは、熱の不良導体の鋼で作らなくてはな
らない、このようなわけで、直流電動機を冷却するため
には大量の空気をハウジングに吹きつける必要がある。
なお直流電動機は本来比較的低速の電動機で、速度は可
変であり、このような電動機は起動時に高い電流を必要
としない。
電動機を利用する産業の1つに職人的及び工業的塗装工
業があり、新しい建物の塗装やビルディングの再塗装に
可搬噴霧塗装機が広く用いられる。塗装工業では、通常
油圧噴霧により塗料を被塗装面に噴霧塗装する。即ち、
液体塗料の圧力をポンプで2000〜30001bs/
 in”に上げ、塗料をノズルを介して噴霧する。
(発明が解決しようとする課題) このような噴霧塗装装置に使う部材の中で最も重いのは
専用電動機を含めたポンプである。電動機、ガソリン発
動機ともそのようなポンプを駆動すのに使われるが、電
動機の方が、相当するガソリン発動機より小型で、軽く
、騒音が少なく、より清潔なので、電力を利用できると
ころでは電動機の方が好まれる。このような電動機は、
塗料の圧力条件によって頻繁な起動、停止が要求される
。塗装の際、周囲の雰囲気中に行きわたっても不燃性で
ある溶媒が必要な場合は困難な問題が起きる。そのよう
な場合には全閉電動機が必要になることがある0手で携
行できる小型全閉電動機を提供する際問題となることは
、上記のように電動機を充分に冷却することである。現
在市場にある、このような工業塗装用゛の可搬全閉電動
機は、過熱したものを充分に冷却するまでは、電動機を
再起動させる前に同電動機を切ってしまう熱スィッチを
利用している。この解決法の欠点は、本質的に電動機の
作動が操作者の制御範囲外にあるので、塗装作業に相当
な休止時間ができてしまうことである。
(課題を解決するための手段) 本発明の目的は、小型で可搬性があり、比較的高い出力
と高速度を出し、充分に冷却されて、必要な場合は連続
動作が出来るような全閉電動機を提供することである。
この目的は、本発明による内側通風換気システムと外側
通風換気システムとを併せ持つ全閉電動機を提供するこ
とによって達せられる。モータハウジングは、はぼ正方
形の断面の長い形状と、円筒形内壁を画定するスリーブ
のような形をした丸い軸方向のボアとを持った、アルミ
ニウムのように高い熱伝導度を持つ材料で作られる。フ
ィールドはこのスリーブ中に固定され、また前部、後部
モータハウジングに保持される電機子はフィールド中で
回転するようになっている。 71部モータハウジング
は電動機の後部を、軸方向に隣接する2つのファン室に
分かち、1つは内側通風換気システム用の電機子に、他
方は外側通風換気システム用の電機子に隣接する。
(作用) 外側ファン室のファンは外部から空気を取り込み、その
空気なモータハウジングの長手方向に延びる複数の環状
外側ダクト内を半径方向にダクトに沿って動かし、この
空気が対流によってダクトの床から熱を奪い、この熱を
並列に横方向に配設した前部モータハウジング内の排気
室に運び、熱せられた空気を大気中に放出する。内側通
風換気システム内のファンは、内側ファン室内の半径方
向に、円筒形の内壁即ちスリーブを囲み長手方向に延び
る複数の環状内側ダクトの方に向はダクトの長手方向に
空気を動かす、動く空気は、自身がフィールドから熱を
伝えた内壁即ちスリーブから熱を奪い、対流によって熱
を半径方向にモータへウジング内に奪い、大気が外側ダ
クトを介してモ−タハウジングの外表面と接触すること
によって熱を除去する。次いで内側通風空気は前部モー
タハウジングの方へ強制的に送られ、前部モータハウジ
ング内で排気室に送られてブラッシ室を形成し、空気は
このブラシ室の中へ通り、ここでこの空気は特にブラシ
と整流子の回りを循環した後電機子及びフィールドを通
って内側ファン室に戻る。
(実施例) 第2A図、第2B図は、本発明による全閉電動機のハウ
ジングの一部を破断した立体分解図、第3図は、第1図
の直線3−3に沿った第1図の全閉電動機の断面図、 第4図は、第3図の直線4−4に沿った第3図の全閉電
動機の背部正面図、 第5図は、第3図の直線5−5に沿った第3図の全閉電
動機の断面図、 第6図は、第3図の直線6−6に沿った第3図の全閉電
動機の断面図、 第7図は、第1図の直線7−7に沿った第1図の全閉電
動機の断面図、 第8図は、第7図の直線8−8に沿った第7図の全閉電
動機の断面図、 第9図は、第7図の直線9−9に沿った第7図の全閉電
動機の断面図、 第10図は、第7図の直線10−10に沿った第7図の
全閉電動機の断面図、 第11図は、第7図の直線11−11に沿った第7図の
全閉電動機の断面図、 第12図は、全閉電動機からの方向から見た本発明によ
る全閉電動機の前部モータハウジングの斜視図、そして 第13図は、第11図の直線13−13に沿った断面図
である。
さて第1図に油圧ポンプ14とこれを駆動する交直両用
型全閉電動機12とからなる電動塗料ポンプ10を示す
、第2A図、第2B図から明らかなように、油圧ポンプ
14の作動歯車(図示せず)は、電動機12の前部モー
タハウジング18の一部として形成されるポンプハウジ
ング16に内臓される。電動機12は、外側ハウジング
組立体20、フィールド22、電機子24、ブラシホル
ダ組立体26、ブラシ28、内側ファン30、後部モー
タハウジング32、外側ファン34、後部カバー36及
びモータスタータ38から構成される。ここでは交直両
用型電動機について説明するが、誘導電動機及び交流電
動機にも冷却について同じ原理が当てはまる。
外側ハウジング組立体20は、内部に同軸的に取り付け
た円筒形スリーブを有するほぼ正方形のアルミニウム製
遮断外側ハウジング40からなる。外側ハウジング40
のの四隅は、第2A図、第2B図に見るように、面取り
をするのが好ましい。フィールド22は直径方向に対向
する一対のフィールドコイル46.48(第3図、第7
図参照)及び電機子24のコイル54を囲むラミネーシ
ョン50とから構成される。フィールド22は、後述す
るように、回転に抗してスリーブ42内に固定される。
電機子24は、コイル54に加えて軸受58及び60に
よって、それぞれ前部及び後部モータハウジング18及
び32内に軸支されて回転するようになっている軸56
と整流子62とから構成される。ブラシホルダ組立体2
6はプラスチック材料で作り、整流子62が貫通する中
央開口66を有する円筒形スリーブ42と共に広がる円
板64と、整流子62と共に軸方向に延び、中央開口6
6と共に半径方向に広がり延びる共軸のスリーブ68と
からなる。円板64とスリーブ68とは直径方向に対向
するブラシホルダ70を支え、ブラシホルダ70はブラ
シリテーナ72の助けでブラシ28を整流子62に接触
させて支持する。ブラシホルダ組立体26はねじ74に
よって外側ハウジング組立体20に固定され、円板64
の背部から延び出すスタッド76をフィールド22の対
応する開ロア8に入れることによって、フィールド22
が回転しないようにする。
電動機12の後部で、整流子62に対向する電機子24
の側の内側ファン30は電動機12の内側ファン室80
内の軸56に固定される。内側ファン30は、電動機1
2の内側通風換気システム(後述)の為の外部の冷却用
空気を循環させる。軸受60によって軸56を支持する
後部モータハウジング32は、外側ハウジング20に固
定され、その面82は外側ハウジング20の面84をシ
ールし、これによって内側ファン室80をシールする。
外側ファン34は、後部モータハウジング32により内
側ファン室80から隔てられた外側ファン室86内で軸
56に固定される。外側ファン34は、外側通風換気シ
ステム(後述)の為の外部の冷却用空気を循環させて、
電動機12から熱を奪う。後部カバー36は後部モータ
ハウジング32に固定されて外側ファン室86を包み、
外気を外側ファン室86に引き込む開口88が設けられ
ている。
第3図に示す外側通風換気システムは、外側ファン34
及び外側ファン室86に加えて、ハウジング20の各隅
に1つづつ計4つのダクト90を持っており、これらの
ダクト90は、第2B図でわかるように、各隅の面取部
にほぼ平行でハウジング20の全長に亘って設けられて
いる。ダクト90は外側ファン室86と連通しているの
で、開口88を介して引き込まれた冷却用外気は、第5
図から判るように、外側ファン34により半径方向外側
にダクト90内をこれに沿って動かされる。ダクト90
内をこれに沿って動く冷却空気は、第3図に示すように
、対流によってダクトの壁92から熱を奪い、この熱な
電動機12の前部に運んで排出する。垂直に配設した各
対のダクト90は、第3図及び第6図から明かなように
、前部モータハウジング18の横側にある各排気室94
と連通ずる。各排気室94は、前部ハウジング18の底
部で開口96を介して大気中に排気する。ダクト90は
前部ハウジング18のシール面100の孔98を介して
排気室94と連通ずる。前部ハウジング18の面100
は、第3図、第7図に示すように、外側ハウジング組立
体20の前面102をシールし、前部モータハウジング
18において内側、外側通風空気システムを互に分離す
る。
第7図に示す内側通風換気システムには、内側ファン3
0、内側ファン室80に加えて、アルミニウムスリーブ
42の周縁に45″の間隔で配設した複数のダクト10
4を設けている。第8図から明らかなように、ダクト1
04は、スリーブ42に隣接し、スリーブ42を支える
複数のペデスタル105を持ったほぼ環状の不連続な流
路を形成する。外側ハウジング組立体20に対応するダ
クト104のうち4つはダクト90の半径方向内側に隣
接し、それぞれ後部モータハウジング32及び外側ハウ
ジング組立体20のシール面82及び84によってダク
ト90からシールされる。残り4つのダクト104は、
各ペデスタル105が外側通風換気システムのダクト9
0に隣接し、その下に横たわるように外側ハウジング組
立体20の両側に隣接して配設される。ダクト104は
前部モータハウジング18内のブラッシ室106に出口
を持ち、ブラシ室106からの主要出口が整流子62と
スリーブ68の内面との間に画定される環状スペース1
08(第10図参照)を通っているので、空気はこのス
ペース108を通り、電機子24とフィールド22どの
間のエアギャップ中に流入する。空気はまたフィールド
コイル46.48と並んだブラシホルダ組立体26の円
板64の横方向スリット状開口110を介してブラシ室
106から出て行き、この空気がこれらのコイル46.
48を冷却し、直径方向に対向するコイルの間に画定さ
れる横方向のスペース112を介して空気は出て行く。
電機子24の間及びその回りを通る空気は内側ファン室
80に戻る。
ブラシ室106はスリーブ42に対する円板64のシー
ル効果によって形成され、排気室94のダクト104、
壁116.117及び前部モータハウジング18の前端
壁118によって画定されるスリーブ42の回りの不連
続環状流路と共に半径方向に広がる前部モータハウジン
グ18(第12図参照)の面100のアンダカット11
4内部を循環する空気のこれ以上の冷却は、排気室94
を通る外側通風空気が近いためにブラッシ室106内で
行われる。この場合の熱伝達は、排気室94からブラシ
室106を分離する壁116 、117を通して行われ
る。
このようにして、電動機12の内側通風換気は、第7.
8図に示すように、内側ファン室内の空気を半径方向に
動かしてダクト104内に導き、これに沿ってブラシ室
106の方に導くファン30によって行われる。空気は
ダクト104中を通過しながら、直接接触するフィール
ド22からアルミニウムスリーブ42に伝わった熱を対
流によって集める。
この空気は集めた熱をダクト104の冷却表面に通し、
この冷却表面は半径方向外側に向いていて、熱を更に半
径方向外側に伝える。ブラシ室106内で、空気の一部
は、後述するように、ブラシ28を冷却し、一方残りの
空気の一部は環状スペース108を通って整流子62、
電機子24、フィールド22を冷却し、一部は開口11
0を通ってさらに電機子24、フィールド22を冷却す
る。空気はそれから内側ファン室80に戻り、内側ファ
ン30により再循環する。このようにして、ペデスタル
105は熱をスリーブ42から半径方向外方にダクト9
0に伝え、ダクト104中を通った空気は対流によって
スリーブ42から熱を集め、この熱をダクト90及び外
側ハウジング組立体20の外表面に通し、ダクト90を
通る外側通風空気及び外側ハウジング組立体20の外表
面に接触する外側大気はこの熱を対流により奪い、これ
を消散する。
ブラシホルダ70に取付けたブラシ28の冷却について
は、ブラシ室106に入る内側通風空気がブラシ28と
整流子62との間のアーク発生により生じる熱を運び去
るのに充分なスペースが各ブラシ28の回りに設けられ
ている。第11図から判るように、直方形の各ブラシ2
8は、好ましくはアルミニウムのような高い熱伝導度を
持つ材料で作ったブラシ保持具120中に取り付け、そ
の短い方の辺は保持具申にしっかり保持し、解放流路1
22.124をその長い方の辺に沿って設ける。第13
図で明らかなように、流路122は流路124より深く
、その中にブラシリテーナ72を受は入れるようになっ
ている。アルミニウム保持具120は、全体の形がほぼ
直方形で、長い方の辺はそれぞれ流路122.124に
対応する直方形の広がり部122゛、124°を持って
いる。保持具120の前面の短辺126は、ブラシホル
ダ70の内壁130のほぼ直方形の凹部128に密接に
嵌合するようになっている。ブラシ保持具120は、凹
部128と反対側にある壁130中のビン132により
凹部128中に押し込まれてブラシホルダ70中に留め
られる。第11図から判るように、ブラシ保持具120
の辺126以外のほぼ3辺はブラシホルダ70の壁13
0と全く接触しないか、または点接触するに過ぎないの
で、内側通風空気は、ブラシ28の長辺は勿論、その傍
を通過して、これらから熱を奪い取る。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明による全閉電動機を組み込んだ油圧塗
料ポンプの斜視図、 第2A図、第2B図は、本発明による全閉電動機のハウ
ジングの一部を破断した立体分解図、第3図は、第1図
の直線3−3に沿った第1図の全閉電動機の断面図、 第4図は、第3図の直線4−4に沿った第3図の全閉電
動機の背部正面図、 第5図は、第3図の直線5−5に沿った第3図の全閉電
動機の断面図、 第6図は、第3図の直線6−6に沿った第3図の全閉電
動機の断面図、 第7図は、第1図の直線7−7に沿った第1図の全閉電
動機の断面図、 第8図は、第7図の直線8−8に沿った第7図の全閉電
動機の断面図、 第9図は、第7図の直線9−9に沿った第7図の全閉電
動機の断面図、 第10図は、第7図の直線10−10に沿った第7図の
全閉電動機の断面図、 第11図は、第7図の直線11−11に沿った第7図の
全閉電動機の断面図、 第12図は、全閉電動機からの方向から見た本発明によ
る全閉電動機の前部モータハウジングの斜視図、そして 第13図は、第11図の直線13−13に沿った断面図
である。 10拳 14争 18争 20・ 22Φ 26拳 30・ 32@ 34・ 38拳 40φ 電動塗料ポンプ、12・・・全閉電動機、油圧ポンプ、
16・・・ポンプハウジング、前部モータハウジング 外側ハウジング組立体、 フィールド、    24・・・電機子、ブラシホルダ
組立体、28・・・ブラシ、内側ファン、 後部モータハウジング、 外側ファン、  36・・・後部カバーモータスタータ
、 遮断外側ハウジング、 42、68 ・・・スリーブ、   44・・φ面取り
、46.48 ・・・フィールドコイル、50・・・ラ
ミネーション、54・・・電機子コイル、56や・・軸
、      58.60 φΦφ軸受、62・・・整
流子、    64・・・円板、66、78.88.9
6.110 ・・・・開口、70・・・ブラシホルダ、
72・・・ブラシリテーナ、74・・・ねじ、    
  76・φφスタッド、80・・・内側ファン室、 82.84,100.102   争 ・ ψ 面、8
6φ・・外側ファン室、 90.104・・争ダクト、
92、116.117.118.130・・・壁、94
・・・排気室、    98・・・孔、105 ・・・
ペデスタル、 106 ・・・ブラシ室、108.11
2 φφ會ススペース 114 ・・・アンダカット、 120 ・・・ブラシ保持具、122.124 ・・・
流路、122’、124° ・・・広がり部、 126
 ・・・辺、128 ・φ・凹部、     132 
・・・ピン。

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)固定子・回転子配設体の中に固定子及び回転子を
    有し、固定子を主ハウジングの円筒形内壁に固定支持し
    、回転子を前部及び後部ハウジング中の適当な軸受に回
    転可能に支承し、前部及び後部ハウジングを主ハウジン
    グに着脱可能に固定した全閉電動機において、 固定子・回転子配設体と後部ハウジングとの間に画定し
    た内側ファン室内に配設して上記回転子で駆動する内側
    ファンと、主ハウジングの円筒形内壁を囲んで長手方向
    に延び、内側ファン室と連通する複数の内側環状ダクト
    と、内側通風空気を内側ダクトから固定子・回転子配設
    体に導いて内側ファン室に戻す手段とを具備する内側通
    風換気システムと、 後部ハウジングと外側後部カバーとの間に画定した外側
    ファン室内に配設して回転子で駆動する外側ファンと、
    主ハウジング内を長手方向に延び、前部ハウジング内に
    配設して大気中に排気する排気室に空気を排出する複数
    の外側環状ダクトとを具備し、後部ハウジングは外側フ
    ァン室を内側通風換気システムからシールし、前部ハウ
    ジングは主ハウジングによって排気室を内側通風換気シ
    ステムからシールすることを特徴とする全閉電動機。
  2. (2)全閉電動機は更に、前部ハウジングで支持する回
    転子の端部に配設した整流子と、これに接触して対向配
    置した一対のブラシとを有し、内側通風換気システムは
    更に、前側ハウジングと固定子・回転子配設体との間に
    画定し、上記複数の内側ダクトと連通するブラシ用のブ
    ラシ室と、内側通風空気をブラシ室内に導いてブラシか
    ら熱を奪う手段と、内側通風空気をブラシ室内に導いて
    整流子から熱を奪う手段とを有することを特徴とする請
    求項1記載の全閉電動機。
  3. (3)上記内側通風空気をブラシ室内に導いて整流子か
    ら熱を奪う手段は、固定子・回転子配設体をブラシ室か
    ら分離する、主ハウジングの円筒形内壁と共に半径方向
    に延びる壁要素を具備し、この壁要素は回転子と共軸の
    開口と、この開口と共に延びて整流子と環状流路を形成
    するスリーブとを有し、ブラシ室内の内側通風空気を整
    流子に沿って軸方向に上記固定子・回転子配設体に導い
    て内側ファンに戻すことを特徴とする請求項2記載の全
    閉電動機。
  4. (4)内側通風空気をブラシ室内に導いてブラシから熱
    を奪う手段は、各直方形ブラシ毎に、ブラシの短辺と係
    合してブラシの長辺に沿う解放流路を供給するブラシ保
    持具と、整流子の開口と接続するブラシ室内でスリーブ
    と一体になってその間に画定する環状流路に入り、この
    中でブラシ保持具と固定係合してほぼその回りに解放流
    路を形成し、ブラシ、ブラシ保持具間の解放流路と共に
    、ブラシ室と整流子を囲む環状流路との間に連通させる
    ことを特徴とする請求項3記載の全閉電動機。
  5. (5)上記スリーブが整流子と共に軸方向に延びること
    を特徴とする請求項3記載の全閉電動機。
  6. (6)複数の環状外側ダクトは主ハウジング内で、複数
    の環状内側ダクトに対して半径方向外側に配設すること
    を特徴とする請求項1記載の全閉電動機。
  7. (7)主ハウジングは断面がほぼ正方形で、複数の外側
    ダクトを、主ハウジングの少なくとも各断面の隅毎に外
    側ダクトがあるように配設することを特徴とする請求項
    6記載の全閉電動機。
  8. (8)主ハウジングの円筒形内壁を囲む複数の環状内側
    ダクトは、円筒形壁を主ハウジングに接続するペデスタ
    ルを配設した上記円筒形壁に半径方向外側に隣接するほ
    ぼ環状の不連続流路を画定することを特徴とする請求項
    7記載の全閉電動機。
  9. (9)ペデスタルを半径方向に外側ダクトと整列するよ
    うに配設することを特徴とする請求項8記載の全閉電動
    機。
  10. (10)主ハウジング及び前部、後部ハウジングを高い
    熱伝導度の材料で作ることを特徴とする請求項1記載の
    全閉電動機。
  11. (11)上記材料がアルミニウムであることを特徴とす
    る請求項10記載の全閉電動機。
  12. (12)円筒形内壁が主ハウジングから離れた要素であ
    ることを特徴とする請求項1記載の全閉電動機。
  13. (13)前部ハウジング内に配設した排気室が2つの室
    を具備し、横方向に隣接した2つの外側ダクトがその各
    排気室に排気し、この排気室を前部ハウジング内に横方
    向に配設し、各横方向の室は前部ハウジングの横側で大
    気中に排気することを特徴とする請求項7記載の全閉電
    動機。
  14. (14)前部ハウジング内に配設した上記の排気室手段
    はブラシ室に隣接して配設し、排気室手段を通過する空
    気は、ブラシ室とブラシ室を通過する内部空気から移さ
    れた排気室手段とを分離する壁から熱を奪うようになっ
    ていることを特徴とする請求項2記載の全閉電動機。
  15. (15)上記固定子・回転子配設体をブラシ室から分離
    する壁要素は、固定子・回転子配設体の回転子の熱発生
    要素と並ぶ、少なくとも第2の開口を有することを特徴
    とする請求項3記載の全閉電動機。
  16. (16)上記固定子・回転子配設体とブラシ室とを分離
    する壁要素とこれに接続したスリーブとをプラスチック
    で作ることを特徴とする請求項3記載の全閉電動機。
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