JPH07312837A - 永久磁石回転電機の回転子 - Google Patents
永久磁石回転電機の回転子Info
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- JPH07312837A JPH07312837A JP6081379A JP8137994A JPH07312837A JP H07312837 A JPH07312837 A JP H07312837A JP 6081379 A JP6081379 A JP 6081379A JP 8137994 A JP8137994 A JP 8137994A JP H07312837 A JPH07312837 A JP H07312837A
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- Japan
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- groove
- rotor
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高速回転に耐え、特性も良好に保持すること
ができる永久磁石回転電機の回転子を提供する。 【構成】 回転子鉄心2の軸方向に亘り設けたテーパ面
を有する溝2a内に永久磁石3を装着してアルミダイカ
ストによるアルミニウム4により固定したものである。
ができる永久磁石回転電機の回転子を提供する。 【構成】 回転子鉄心2の軸方向に亘り設けたテーパ面
を有する溝2a内に永久磁石3を装着してアルミダイカ
ストによるアルミニウム4により固定したものである。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は永久磁石回転電機の回転
子に関し、特に永久磁石を界磁極とする回転界磁形の回
転電機に適用して有用なものである。
子に関し、特に永久磁石を界磁極とする回転界磁形の回
転電機に適用して有用なものである。
【0002】
【従来の技術】永久磁石を界磁極とする回転界磁形の回
転電機は、例えばブラシレスDCサーボモータとして多
用されている。この種の永久磁石回転電機においては、
永久磁石の固定が技術的に難しい課題のひとつとなって
いる。回転子鉄心に固定した永久磁石には、回転による
遠心力と回転トルク及び低温・高温のヒートサイクルが
作用するからである。したがって、このような使用環境
の下で十分な信頼性を確保し得る永久磁石の固定が必要
になる。
転電機は、例えばブラシレスDCサーボモータとして多
用されている。この種の永久磁石回転電機においては、
永久磁石の固定が技術的に難しい課題のひとつとなって
いる。回転子鉄心に固定した永久磁石には、回転による
遠心力と回転トルク及び低温・高温のヒートサイクルが
作用するからである。したがって、このような使用環境
の下で十分な信頼性を確保し得る永久磁石の固定が必要
になる。
【0003】現在、この種の永久磁石回転電機の回転子
では、 回転子鉄心に接着剤で固定する、 押え金
具により固定する、 永久磁石の外周面をガラスバイ
ンドテープで巻回して固定する、 永久磁石の外周部
を非磁性金属バンドで固定する等の方法により永久磁石
を固定している。
では、 回転子鉄心に接着剤で固定する、 押え金
具により固定する、 永久磁石の外周面をガラスバイ
ンドテープで巻回して固定する、 永久磁石の外周部
を非磁性金属バンドで固定する等の方法により永久磁石
を固定している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術における
固定方法はそれぞれ次の様な欠点を有している。
固定方法はそれぞれ次の様な欠点を有している。
【0005】 接着剤による固定方法 接着強度が弱い。接着作業によって強度にばらつきが出
る。高温に耐えられない。磁石が欠けると飛散する。
る。高温に耐えられない。磁石が欠けると飛散する。
【0006】 押え金具による固定方法 強度が不十分で高速回転に向かない。
【0007】 ガラスバインドテープによる固定方法 ガラスバインドテープの厚みのため固定子と回転子との
ギャップが大きくなり特性が低下する。ガラスバインド
テープの巻き付けに工数がかかりコスト高となる。
ギャップが大きくなり特性が低下する。ガラスバインド
テープの巻き付けに工数がかかりコスト高となる。
【0008】 非磁性金属のバンドによる固定方法 ガラスバインドテープ同様ギャップが大きくなる。薄い
バンドの製作が困難である。
バンドの製作が困難である。
【0009】本発明は、上記従来技術に鑑み、高速回転
に耐え、特性も良好に保持することができる永久磁石回
転電機の回転子を提供することを目的とする。
に耐え、特性も良好に保持することができる永久磁石回
転電機の回転子を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本願
の第1の発明に係る永久磁石回転電機の回転子は、径方
向外方に向かって幅が漸減するテーパ面を有するととも
に回転子鉄心の軸方向に亘って形成された楔状の溝又は
孔と、前記溝又は孔に装着された永久磁石と、前記永久
磁石と前記回転子鉄心との間の空間に前記永久磁石の周
方向に関する両端部を押圧するように充填した充填材と
を有することを特徴とする。
の第1の発明に係る永久磁石回転電機の回転子は、径方
向外方に向かって幅が漸減するテーパ面を有するととも
に回転子鉄心の軸方向に亘って形成された楔状の溝又は
孔と、前記溝又は孔に装着された永久磁石と、前記永久
磁石と前記回転子鉄心との間の空間に前記永久磁石の周
方向に関する両端部を押圧するように充填した充填材と
を有することを特徴とする。
【0011】上記目的を達成する本願の第2の発明に係
る永久磁石回転電機の回転子は、前記充填材が、前記永
久磁石を装着するための前記溝又は孔に隣接して設けた
他の溝又は孔にダイカストにより前記永久磁石を押える
ように充填したものであることを特徴とする。前記充填
材としては、アルミニウム、アルミニウム合金、亜鉛、
亜鉛合金などが用いられる。
る永久磁石回転電機の回転子は、前記充填材が、前記永
久磁石を装着するための前記溝又は孔に隣接して設けた
他の溝又は孔にダイカストにより前記永久磁石を押える
ように充填したものであることを特徴とする。前記充填
材としては、アルミニウム、アルミニウム合金、亜鉛、
亜鉛合金などが用いられる。
【0012】上記目的を達成する本願の第3の発明に係
る永久磁石回転電機の回転子は、径方向外方に向かって
幅が漸減するテーパ面を有し、かつ回転子鉄心の軸方向
に亘り形成され、更に回転子鉄心の中心側に向かってア
ーチ状をなす楔状の孔又は底面がアーチ状をなす楔状の
溝と、前記孔又は溝に装着されたアーチ状をなす永久磁
石と、前記永久磁石と前記回転子鉄心との間の空間に前
記永久磁石の周方向に関する両端部を押圧するように充
填した充填材とを有することを特徴とする。
る永久磁石回転電機の回転子は、径方向外方に向かって
幅が漸減するテーパ面を有し、かつ回転子鉄心の軸方向
に亘り形成され、更に回転子鉄心の中心側に向かってア
ーチ状をなす楔状の孔又は底面がアーチ状をなす楔状の
溝と、前記孔又は溝に装着されたアーチ状をなす永久磁
石と、前記永久磁石と前記回転子鉄心との間の空間に前
記永久磁石の周方向に関する両端部を押圧するように充
填した充填材とを有することを特徴とする。
【0013】上記目的を達成する本願の第4の発明に係
る永久磁石回転電機の回転子は、前記第1、第2、第3
の発明において、前記回転子鉄心における、前記充填材
を介して遠心力を受ける部分を前記回転子鉄心の円周方
向に沿わせて大きくしてあることを特徴とする。この場
合、前記充填材を、前記溝又は孔のテーパ面に沿いかつ
途中で曲がる形状とすることにより、前記回転子鉄心に
おける遠心力を受ける方向の寸法(厚み)を大きくとる
ことができる。
る永久磁石回転電機の回転子は、前記第1、第2、第3
の発明において、前記回転子鉄心における、前記充填材
を介して遠心力を受ける部分を前記回転子鉄心の円周方
向に沿わせて大きくしてあることを特徴とする。この場
合、前記充填材を、前記溝又は孔のテーパ面に沿いかつ
途中で曲がる形状とすることにより、前記回転子鉄心に
おける遠心力を受ける方向の寸法(厚み)を大きくとる
ことができる。
【0014】
【作用】第1の発明に係る永久磁石回転電機の回転子に
よれば、永久磁石は充填材により回転子鉄心に固定さ
れ、溝又は孔からの飛び出しが防止される。
よれば、永久磁石は充填材により回転子鉄心に固定さ
れ、溝又は孔からの飛び出しが防止される。
【0015】第2の発明に係る永久磁石回転電機の回転
子によれば、充填材が確実に永久磁石に係合し、しかも
充填材の成形が容易となる。
子によれば、充填材が確実に永久磁石に係合し、しかも
充填材の成形が容易となる。
【0016】第3の発明に係る永久磁石回転電機の回転
子によれば、永久磁石自体をアーチ状とするので、剛性
が高まる。
子によれば、永久磁石自体をアーチ状とするので、剛性
が高まる。
【0017】第4の発明に係る永久磁石回転電機の回転
子によれば、充填材の遠心力の作用する部分を大きくし
てあるので、遠心力により回転子鉄心にかかる力が分散
される。
子によれば、充填材の遠心力の作用する部分を大きくし
てあるので、遠心力により回転子鉄心にかかる力が分散
される。
【0018】
【実施例】以下、本発明に係る永久磁石回転電機の回転
子の実施例を図面に基づき詳細に説明する。図1は本発
明の一実施例に係る回転子を示す正面図、図2はそのA
−A線断面図である。
子の実施例を図面に基づき詳細に説明する。図1は本発
明の一実施例に係る回転子を示す正面図、図2はそのA
−A線断面図である。
【0019】図1、2示すように、硅素鋼板を回転軸1
の軸方向に積層してなる回転子鉄心2は、その軸方向に
亘り形成された溝2aを周方向に亘り等配に4個有す
る。各溝2aは、回転子鉄心2の径方向外方に向かって
幅が漸減するようテーパ面を有する断面楔状の溝となっ
ている。永久磁石3は、断面形状が溝2aの断面形状と
略同形に形成してあり、その外周面が回転子鉄心2の外
周面と連続するよう溝2a内に装着してある。溝2b,
2cは溝2aの両側で溝2aに連続的に隣接して形成し
てあり、これらの溝2b,2cも含め回転子鉄心2と永
久磁石3との間の空間にはアルミダイカストによりアル
ミニウム4が充填してある。
の軸方向に積層してなる回転子鉄心2は、その軸方向に
亘り形成された溝2aを周方向に亘り等配に4個有す
る。各溝2aは、回転子鉄心2の径方向外方に向かって
幅が漸減するようテーパ面を有する断面楔状の溝となっ
ている。永久磁石3は、断面形状が溝2aの断面形状と
略同形に形成してあり、その外周面が回転子鉄心2の外
周面と連続するよう溝2a内に装着してある。溝2b,
2cは溝2aの両側で溝2aに連続的に隣接して形成し
てあり、これらの溝2b,2cも含め回転子鉄心2と永
久磁石3との間の空間にはアルミダイカストによりアル
ミニウム4が充填してある。
【0020】かくして永久磁石3は、溝2aのテーパ面
とともにアルミニウム4により回転子鉄心2に強固に固
着される。
とともにアルミニウム4により回転子鉄心2に強固に固
着される。
【0021】図3及び図4には本発明に係る永久磁石回
転電機の他の実施例を示す横断面を示す。図3に示す実
施例は、回転子鉄心2の形状が上記実施例と同様である
が、溝2a内に装着する永久磁石13の形状が異なる。
永久磁石13は、永久磁石3に較べ薄肉に形成してあ
り、永久磁石13の周方向に関する両端部が溝2aのテ
ーパ面と共働するアルミニウム4により押えられ、その
他の部分は空間となっている。すなわち、オープンスロ
ット構造となっている。
転電機の他の実施例を示す横断面を示す。図3に示す実
施例は、回転子鉄心2の形状が上記実施例と同様である
が、溝2a内に装着する永久磁石13の形状が異なる。
永久磁石13は、永久磁石3に較べ薄肉に形成してあ
り、永久磁石13の周方向に関する両端部が溝2aのテ
ーパ面と共働するアルミニウム4により押えられ、その
他の部分は空間となっている。すなわち、オープンスロ
ット構造となっている。
【0022】図4に示す実施例は、第2の発明を具現化
したもので、回転子鉄心12に軸方向に亘り孔12a及
びこの孔12aに連続的に隣接する孔12b,12cを
設けたものである。この孔12aも、溝2aと同様のテ
ーパ面を有する。永久磁石13は、孔12a中に装着さ
れ、孔12b,12cにアルミダイカストにより充填す
るアルミニウム14により固定してある。すなわち、全
閉スロット構造となっている。
したもので、回転子鉄心12に軸方向に亘り孔12a及
びこの孔12aに連続的に隣接する孔12b,12cを
設けたものである。この孔12aも、溝2aと同様のテ
ーパ面を有する。永久磁石13は、孔12a中に装着さ
れ、孔12b,12cにアルミダイカストにより充填す
るアルミニウム14により固定してある。すなわち、全
閉スロット構造となっている。
【0023】図5には、第3の発明の一実施例に係る永
久磁石回転電機の回転子を示す。けい素鋼板を回転軸1
の軸方向に積層してなる回転子鉄心12には、その軸方
向に永久磁石装着孔22が形成されている。永久磁石装
着孔22は回転軸1の回りに等間隔に四つ設けられてい
る。各永久磁石装着孔22は偏平をなし、かつ回転軸1
側にアーチ状に湾曲している。永久磁石装着孔22の両
側壁22aは、当該回転子鉄心12の径方向外側に向か
って幅が漸減するテーパ状をなしている。回転子鉄心1
2の軸方向には、永久磁石装着孔22の両側壁22aに
つなげて充填用孔22bがあけられている。
久磁石回転電機の回転子を示す。けい素鋼板を回転軸1
の軸方向に積層してなる回転子鉄心12には、その軸方
向に永久磁石装着孔22が形成されている。永久磁石装
着孔22は回転軸1の回りに等間隔に四つ設けられてい
る。各永久磁石装着孔22は偏平をなし、かつ回転軸1
側にアーチ状に湾曲している。永久磁石装着孔22の両
側壁22aは、当該回転子鉄心12の径方向外側に向か
って幅が漸減するテーパ状をなしている。回転子鉄心1
2の軸方向には、永久磁石装着孔22の両側壁22aに
つなげて充填用孔22bがあけられている。
【0024】前記永久磁石装着孔22には、アーチ状を
なす永久磁石23が装着される。永久磁石23を装着し
た状態で、充填用孔22bには充填材としてアルミニウ
ム又はアルミニウム合金24がダイキャストにより充填
される。
なす永久磁石23が装着される。永久磁石23を装着し
た状態で、充填用孔22bには充填材としてアルミニウ
ム又はアルミニウム合金24がダイキャストにより充填
される。
【0025】この回転子によれば、永久磁石23がアー
チ状をなしているので、永久磁石23自体の剛性が高ま
っており、回転電機を高速回転させた場合でも、遠心力
により反りが生じたりすることがなく、永久磁石23の
破損等は防止される。
チ状をなしているので、永久磁石23自体の剛性が高ま
っており、回転電機を高速回転させた場合でも、遠心力
により反りが生じたりすることがなく、永久磁石23の
破損等は防止される。
【0026】この実施例では、永久磁石23を装着する
部分をアーチ状の孔22としたが、底面が回転軸1側に
アーチ状に湾曲する溝であってもよい。
部分をアーチ状の孔22としたが、底面が回転軸1側に
アーチ状に湾曲する溝であってもよい。
【0027】上述の如き各実施例によれば、永久磁石
3,13,23はアルミニウム4,14,24により回
転子鉄心2,12に固定され、溝2a又は孔12a,2
2からの飛び出しが防止される。このとき、アルミニウ
ム4,14,24は永久磁石3,13,23の両端部を
回転時の遠心力に抗して押圧するとともにテーパ面も同
様の作用をなす。
3,13,23はアルミニウム4,14,24により回
転子鉄心2,12に固定され、溝2a又は孔12a,2
2からの飛び出しが防止される。このとき、アルミニウ
ム4,14,24は永久磁石3,13,23の両端部を
回転時の遠心力に抗して押圧するとともにテーパ面も同
様の作用をなす。
【0028】前述の図4に示した実施例では、回転電機
が高速回転すると、永久磁石13に作用する遠心力は、
図6に示すように充填材であるアルミニウム14を介し
てけい素鋼板の図中Cで示す部分に作用する。充填材を
充填する孔12cが永久磁石装着孔12aのテーパ面に
沿って設けたものである場合には、図6に示すように、
回転子鉄心12における遠心力を受ける部分Lが狭い範
囲となり、又、径方向の寸法、つまり厚みTも薄くな
る。
が高速回転すると、永久磁石13に作用する遠心力は、
図6に示すように充填材であるアルミニウム14を介し
てけい素鋼板の図中Cで示す部分に作用する。充填材を
充填する孔12cが永久磁石装着孔12aのテーパ面に
沿って設けたものである場合には、図6に示すように、
回転子鉄心12における遠心力を受ける部分Lが狭い範
囲となり、又、径方向の寸法、つまり厚みTも薄くな
る。
【0029】この遠心力を受ける部分の強度を高めた第
4の発明に係る一実施例を図7及び図8に示す。回転子
鉄心12には永久磁石装着孔32が穿設されるが、各永
久磁石装着孔32はより回転軸1側に、つまり中心側に
寄せて設けられる。各永久磁石装着孔32につなげて設
けられる充填用孔32bは、各永久磁石装着孔32のテ
ーパ面32aにつなげられ、かつテーパ面32aに沿っ
て設けられると共に、途中で曲げられ回転子鉄心の円周
方向に沿わされた形状となっている。つまり、図8に示
すように、遠心力の作用する部分Lが大きくなり、かつ
厚みTも厚くなるようにしてあるのである。
4の発明に係る一実施例を図7及び図8に示す。回転子
鉄心12には永久磁石装着孔32が穿設されるが、各永
久磁石装着孔32はより回転軸1側に、つまり中心側に
寄せて設けられる。各永久磁石装着孔32につなげて設
けられる充填用孔32bは、各永久磁石装着孔32のテ
ーパ面32aにつなげられ、かつテーパ面32aに沿っ
て設けられると共に、途中で曲げられ回転子鉄心の円周
方向に沿わされた形状となっている。つまり、図8に示
すように、遠心力の作用する部分Lが大きくなり、かつ
厚みTも厚くなるようにしてあるのである。
【0030】前記磁石装着孔32には永久磁石33が装
着され、充填用孔32bには他の実施例同様、アルミニ
ウム、アルミニウム合金等の充填材34がダイキャスト
により充填され、永久磁石33は固定される。
着され、充填用孔32bには他の実施例同様、アルミニ
ウム、アルミニウム合金等の充填材34がダイキャスト
により充填され、永久磁石33は固定される。
【0031】従って、この実施例では、回転電機を回転
した場合に永久磁石33に作用する遠心力は、けい素鋼
板の広い範囲(L部分)で、しかも厚みの厚い部分(T
部分)で受けられるので、回転電機を高速回転させた場
合でも何ら支障は生じない。
した場合に永久磁石33に作用する遠心力は、けい素鋼
板の広い範囲(L部分)で、しかも厚みの厚い部分(T
部分)で受けられるので、回転電機を高速回転させた場
合でも何ら支障は生じない。
【0032】尚、図7、8に示した実施例では、充填用
孔32bを、各永久磁石装着孔32のテーパ面32aに
つなげられ、かつテーパ面32aに沿って延びると共
に、途中で曲げられた形状としてあるが、これに限られ
るものではなく、遠心力の作用する範囲Lが広く、かつ
遠心力の作用する部分の厚さTが大きいものであれば、
いかなる形状でもよい。又、図7、8に示す実施例は永
久磁石33が偏平ストレートのものに適用したものであ
るが、図5に示したようなアーチ型のものにも同様に適
用できる。
孔32bを、各永久磁石装着孔32のテーパ面32aに
つなげられ、かつテーパ面32aに沿って延びると共
に、途中で曲げられた形状としてあるが、これに限られ
るものではなく、遠心力の作用する範囲Lが広く、かつ
遠心力の作用する部分の厚さTが大きいものであれば、
いかなる形状でもよい。又、図7、8に示す実施例は永
久磁石33が偏平ストレートのものに適用したものであ
るが、図5に示したようなアーチ型のものにも同様に適
用できる。
【0033】上述の実施例では、充填材として、アルミ
ニウム、又はアルミニウム合金を採用しているが、亜
鉛、亜鉛合金等他の金属の採用も可能である。
ニウム、又はアルミニウム合金を採用しているが、亜
鉛、亜鉛合金等他の金属の採用も可能である。
【0034】
【発明の効果】以上実施例とともに具体的に説明したよ
うに、第1、第2の発明によれば、 永久磁石はテーパ面とアルミニウム等の充填材で強
固に固定されるため高速回転が可能となる、 接着剤やガラスバインドテープよる固定に比べて高
温に耐えられるため小形化が可能となる、 回転子と固定子とのギャップ面に永久磁石固定用の
バインドやバンドがなく、ギャップが小さくできるため
特性が向上する、 充填材をダイキャストで施し、永久磁石を固定する
ようにした場合には、手作業による接着やバインドの巻
き付けに比べ、コストが下がり信頼性が増す、といった
効果を奏する。
うに、第1、第2の発明によれば、 永久磁石はテーパ面とアルミニウム等の充填材で強
固に固定されるため高速回転が可能となる、 接着剤やガラスバインドテープよる固定に比べて高
温に耐えられるため小形化が可能となる、 回転子と固定子とのギャップ面に永久磁石固定用の
バインドやバンドがなく、ギャップが小さくできるため
特性が向上する、 充填材をダイキャストで施し、永久磁石を固定する
ようにした場合には、手作業による接着やバインドの巻
き付けに比べ、コストが下がり信頼性が増す、といった
効果を奏する。
【0035】又、第3の発明によれば、永久磁石を回転
中心側に膨らむアーチ状のものとしたので、永久磁石自
体の剛性が高まる。
中心側に膨らむアーチ状のものとしたので、永久磁石自
体の剛性が高まる。
【0036】更に、第4の発明によれば、充填材用孔を
特別の形状として、充填材を介して作用する遠心力を広
い面積で受けるようにしたので、高速回転用としても十
分な強度を発揮する。
特別の形状として、充填材を介して作用する遠心力を広
い面積で受けるようにしたので、高速回転用としても十
分な強度を発揮する。
【図1】本発明の第1の実施例に係る回転子を示す正面
図である。
図である。
【図2】図1のA−A線断面図である。
【図3】本発明の第2の実施例を示す横断面図である。
【図4】本発明の第3の実施例を示す横断面図である。
【図5】本発明の実施例の横断面図である。
【図6】図4に示した実施例の一部の拡大図である。
【図7】本発明の他の実施例の横断面図である。
【図8】図7の一部の拡大図である。
1 回転軸 2,12 回転子鉄心 2a 溝 12a,22,32 孔 3,13,23,33 永久磁石 4,14,24,34 アルミニウム 12b,12c,22b,32b 充填用孔
Claims (4)
- 【請求項1】 径方向外方に向かって幅が漸減するテー
パ面を有するとともに回転子鉄心の軸方向に亘って形成
された楔状の溝又は孔と、 前記溝又は孔に装着された永久磁石と、 前記永久磁石と前記回転子鉄心との間の空間に前記永久
磁石の周方向に関する両端部を押圧するように充填した
充填材とを有することを特徴とする永久磁石回転電機の
回転子。 - 【請求項2】 前記充填材は、前記永久磁石を装着する
ための前記溝又は孔に隣接して設けた他の溝又は孔にダ
イカストにより前記永久磁石を押えるように充填したも
のであることを特徴とする請求項1に記載の永久磁石回
転電機の回転子。 - 【請求項3】 径方向外方に向かって幅が漸減するテー
パ面を有し、かつ回転子鉄心の軸方向に亘り形成され、
更に回転子鉄心の中心側に向かってアーチ状をなす楔状
の孔又は底面がアーチ状をなす楔状の溝と、 前記孔又は溝に装着されたアーチ状をなす永久磁石と、 前記永久磁石と前記回転子鉄心との間の空間に前記永久
磁石の周方向に関する両端部を押圧するように充填した
充填材とを有することを特徴とする永久磁石回転電機の
回転子。 - 【請求項4】 前記回転子鉄心における、前記充填材を
介して遠心力を受ける部分を前記回転子鉄心の円周方向
に沿わせて大きくしてあることを特徴とする請求項1又
は2又は3に記載の永久磁石回転電機の回転子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6081379A JPH07312837A (ja) | 1994-03-25 | 1994-04-20 | 永久磁石回転電機の回転子 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6-55403 | 1994-03-25 | ||
| JP5540394 | 1994-03-25 | ||
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1994
- 1994-04-20 JP JP6081379A patent/JPH07312837A/ja active Pending
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