JP2000295805A - Permanent magnet rotating electric machine - Google Patents
Permanent magnet rotating electric machineInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、電動機や発電機な
どの回転電機に関し、特にロータに永久磁石を配置した
永久磁石回転電機のロータの構造に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a rotating electric machine such as an electric motor or a generator, and more particularly to a rotor structure of a permanent magnet rotating electric machine in which permanent magnets are arranged on a rotor.
【0002】[0002]
【従来の技術】ステータにより回転磁界を形成し、この
回転磁界とロータに配置された永久磁石の相互力により
ロータを回転させる電動機が知られている。形成される
回転磁界の回転速度が一定で、均一でないと、ロータに
作用する力が変動し、トルクの変動成分であるいわゆる
トルクリップルを生じる。このトルクリップルの発生
は、磁極の数が有限であることに主に起因する。このト
ルクリップルを低減するために、ステータの複数の磁極
を掛け渡して導線を巻き付けコイルを形成する、いわゆ
る分布巻きが行われる。しかし、分布巻きは、導線の巻
き付け工程が複雑で、また導線間の隙間ができやすい。
このため、一つの磁極に集中して導線を巻きコイルを形
成する集中巻きに対して、生産性、小型化の面で劣る。
言い換えれば、集中巻きは、生産性、小型化の面で有利
ではあるが、トルクリップルが大きくなりやすいという
問題がある。2. Description of the Related Art There is known an electric motor in which a rotating magnetic field is formed by a stator, and the rotor is rotated by a mutual force between the rotating magnetic field and a permanent magnet disposed on the rotor. If the rotational speed of the formed rotating magnetic field is constant and not uniform, the force acting on the rotor fluctuates, and so-called torque ripple, which is a torque fluctuation component, is generated. This torque ripple is mainly caused by the finite number of magnetic poles. In order to reduce the torque ripple, a so-called distributed winding in which a plurality of magnetic poles of a stator are wound around and a conductor is wound to form a coil is performed. However, in the distributed winding, the winding process of the conductor is complicated, and a gap is easily formed between the conductors.
For this reason, productivity and miniaturization are inferior to concentrated winding in which a conductor is wound around a magnetic pole to form a coil.
In other words, concentrated winding is advantageous in terms of productivity and miniaturization, but has the problem that torque ripple is likely to be large.
【0003】発電機に関しても、極の数が有限であり、
ロータの回転に伴ってステータとロータの間の相互作用
が変動するために、ロータの回転速度が変動したり、発
生した電流が高調波を含むものとなる。[0003] Regarding generators, the number of poles is finite,
Since the interaction between the stator and the rotor fluctuates with the rotation of the rotor, the rotation speed of the rotor fluctuates, and the generated current includes harmonics.
【0004】電動機などのトルクリップルなどを低減さ
せるために、特開平10−126985号においては、
ロータに配置された永久磁石の、周方向に隣接するロー
タコアの部分に空隙などを設け、トルクリップルなどを
低減する技術が開示されている。[0004] In order to reduce the torque ripple and the like of an electric motor, Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-126985 discloses that
A technology is disclosed in which a gap or the like is provided in a portion of a rotor core adjacent to a permanent magnet arranged in a rotor in a circumferential direction to reduce torque ripple and the like.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】前述の公報に記載の技
術によれば、トルクリップルの低減の効果はあるが、十
分ではない。本発明は、トルクリップルの低減の効果が
得られる他のロータ構造を有する永久磁石回転電機を提
供することを目的とする。According to the technique disclosed in the above-mentioned publication, the effect of reducing torque ripple is obtained, but it is not sufficient. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a permanent magnet rotating electric machine having another rotor structure capable of obtaining an effect of reducing torque ripple.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
めに、本発明にかかる永久磁石回転電機は、ステータコ
アに導線が巻回されてコイルが形成され、回転磁界を発
生するステータと、前記回転磁界により回転されるロー
タとを有し、前記ロータは、略円筒状の外形を有するロ
ータコアと、ロータコアの外周近傍に埋め込まれ、その
周方向に所定の間隔を開けて配列された永久磁石とを有
する永久磁石回転電機であって、前記ロータコアの、永
久磁石が埋め込まれた部分の外周部には、ロータの円筒
軸に平行に少なくとも1本の溝が形成されている。In order to solve the above-mentioned problems, a permanent magnet rotating electric machine according to the present invention has a stator in which a conductor is wound around a stator core to form a coil and a rotating magnetic field is generated. A rotor that has a rotor that is rotated by a rotating magnetic field, the rotor includes a rotor core having a substantially cylindrical outer shape, and permanent magnets embedded near the outer periphery of the rotor core and arranged at predetermined intervals in the circumferential direction. Wherein at least one groove is formed in an outer peripheral portion of a portion of the rotor core in which the permanent magnet is embedded, in parallel with a cylindrical axis of the rotor.
【0007】さらに、前記溝は2本であり、これらは永
久磁石の中心線に対して対称に配置されているものとす
ることができる。Further, the number of the grooves may be two, and these may be arranged symmetrically with respect to the center line of the permanent magnet.
【0008】さらに、前記2本の溝の間隔は、ステータ
の磁極の間の部分であるスロットの開口幅の0.75倍
以上1倍以下とすることが好ましい。Further, it is preferable that the interval between the two grooves is not less than 0.75 times and not more than 1 time the opening width of a slot which is a portion between the magnetic poles of the stator.
【0009】さらに、前記ロータコアの永久磁石の間の
部分の外周部に、ロータの円筒軸方向に少なくとも1本
の溝が形成されているものとすることができる。Further, at least one groove may be formed in the outer peripheral portion of the portion between the permanent magnets of the rotor core in the cylindrical axis direction of the rotor.
【0010】また、本発明にかかる他の永久磁石回転電
機は、ステータコアに導線が巻回されてコイルが形成さ
れ、回転磁界を発生するステータと、前記回転磁界によ
り回転されるロータとを有し、前記ロータは、略円筒状
の外形を有するロータコアと、ロータコアの外周近傍に
埋め込まれ、その周方向に所定の間隔を開けて配列され
た永久磁石とを有する永久磁石回転電機であって、前記
ロータコアの永久磁石の間の部分の外周部に、ロータの
円筒軸方向に少なくとも1本の溝が形成されている。[0010] Another permanent magnet rotating electric machine according to the present invention has a stator in which a conductor is wound around a stator core to form a coil and generates a rotating magnetic field, and a rotor rotated by the rotating magnetic field. The rotor is a permanent magnet rotating electric machine having a rotor core having a substantially cylindrical outer shape, and permanent magnets embedded near the outer periphery of the rotor core and arranged at predetermined intervals in a circumferential direction of the rotor core. At least one groove is formed in the outer peripheral portion of the portion between the permanent magnets of the rotor core in the cylindrical axis direction of the rotor.
【0011】[0011]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態(以下
実施形態という)を、図面に従って説明する。図1に
は、回転電機の例として電動機10の4分の1の電動機
軸直交断面図が示されている。ステータ12は、略円筒
形状の円筒部内側に周方向に所定間隔で配置された磁極
14を有するステータコア16と、磁極14に導線を巻
回して形成されたコイル18を有している。コイル18
が納められる部分、すなわち磁極14の間の部分である
スロット20は、電動機内周方向に幅aで開口してい
る。また、コイル18は、一つの磁極14に導線を巻き
付けて形成された、いわゆる集中巻きとなっている。各
コイル18に適切な位相で電流を流すと、ステータ12
の内側に回転磁界が形成される。Embodiments of the present invention (hereinafter referred to as embodiments) will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view orthogonal to a motor shaft of a quarter of a motor 10 as an example of a rotating electric machine. The stator 12 has a stator core 16 having magnetic poles 14 arranged at predetermined intervals in a circumferential direction inside a substantially cylindrical portion, and a coil 18 formed by winding a conductive wire around the magnetic pole 14. Coil 18
, Ie, a portion between the magnetic poles 14, is open with a width a in the inner circumferential direction of the motor. The coil 18 is a so-called concentrated winding formed by winding a conductive wire around one magnetic pole 14. When a current is applied to each coil 18 in an appropriate phase, the stator 12
, A rotating magnetic field is formed inside.
【0012】ステータ12の内側には、これと同軸に、
略円筒形のロータ22が配置されている。ロータ22
は、略円筒形のロータコア24と、ロータコア24に埋
め込まれた永久磁石26を有する。永久磁石26は、ロ
ータコア24の外周近傍に、周方向に所定の間隔を開け
て配列されている。また永久磁石26は、ロータコア2
4に完全に埋め込まれており、すなわちロータコア24
の外周部において露出していない。永久磁石26の間の
部分は、永久磁石26がない分ロータコア24が突出し
た、いわゆる突極28を形成している。また、永久磁石
26の、ロータ周方向に隣接する部分、言い換えれば永
久磁石26と突極28の間の部分には、空隙30が設け
られている。Inside the stator 12, coaxially therewith,
A substantially cylindrical rotor 22 is arranged. Rotor 22
Has a substantially cylindrical rotor core 24 and a permanent magnet 26 embedded in the rotor core 24. The permanent magnets 26 are arranged near the outer periphery of the rotor core 24 at predetermined intervals in the circumferential direction. Further, the permanent magnet 26 is
4 is completely embedded in the rotor core 24
Is not exposed in the outer peripheral portion of. The portion between the permanent magnets 26 forms a so-called salient pole 28 from which the rotor core 24 protrudes by an amount corresponding to the absence of the permanent magnets 26. A gap 30 is provided in a portion of the permanent magnet 26 adjacent to the rotor in the circumferential direction, in other words, in a portion between the permanent magnet 26 and the salient pole 28.
【0013】さらに、ロータコア24の永久磁石を覆う
部分32の外周面には、電動機軸に平行に延びる2本の
磁極溝34が設けられている。磁極溝34は、図示する
ように断面形状が略三角形である。また、磁極溝34
は、永久磁石の幅の中心に対し対象に配置され、その間
隔bはスロットの開口幅aの0.75〜1倍に設定され
ることが好ましい。図2は、あるスロット開口幅aに対
して、磁極溝32の間隔bを変化させたとき、トルクリ
ップルが最も少なくなる間隔bを示している。図からわ
かるように、トルクリップルが最も少なくなる間隔b
は、スロット開口幅aの0.75〜1倍の範囲にある。Further, on the outer peripheral surface of the portion 32 of the rotor core 24 covering the permanent magnet, two magnetic pole grooves 34 extending parallel to the motor shaft are provided. The magnetic pole groove 34 has a substantially triangular cross section as shown in the figure. The magnetic pole groove 34
Are arranged symmetrically with respect to the center of the width of the permanent magnet, and the interval b is preferably set to 0.75 to 1 times the opening width a of the slot. FIG. 2 shows the interval b at which the torque ripple is minimized when the interval b between the magnetic pole grooves 32 is changed with respect to a certain slot opening width a. As can be seen from the figure, the interval b at which the torque ripple is minimized
Is in the range of 0.75 to 1 times the slot opening width a.
【0014】図3には、本発明の他の実施形態として、
電動機110の4分の1の電動機軸直交断面図が示され
ている。ステータの構成は、図1に示す実施形態と同一
であるので、同一の符号を付し、その説明を省略する。
略円筒形のロータ122は、略円筒形のロータコア12
4と、このロータコアに埋め込まれた永久磁石126を
有する。永久磁石126は、ロータコア124の外周近
傍に、周方向に所定の間隔を開けて配列されている。ま
た永久磁石126は、ロータコア124に完全に埋め込
まれており、すなわちロータコア124の外周部におい
て露出していない。永久磁石126の間の部分は、永久
磁石126がない分ロータコア124が突出した、いわ
ゆる突極128を形成している。また、永久磁石126
の、ロータ周方向に隣接する部分、言い換えれば永久磁
石126と突極128の間の部分には、空隙130が設
けられている。FIG. 3 shows another embodiment of the present invention.
A quarter of the motor shaft orthogonal to the motor 110 is shown. Since the configuration of the stator is the same as that of the embodiment shown in FIG. 1, the same reference numerals are given and the description thereof is omitted.
The substantially cylindrical rotor 122 is connected to the substantially cylindrical rotor core 12.
4 and a permanent magnet 126 embedded in the rotor core. The permanent magnets 126 are arranged near the outer periphery of the rotor core 124 at predetermined intervals in the circumferential direction. Further, the permanent magnet 126 is completely embedded in the rotor core 124, that is, is not exposed at the outer peripheral portion of the rotor core 124. The portion between the permanent magnets 126 forms a so-called salient pole 128 from which the rotor core 124 protrudes by the absence of the permanent magnets 126. Also, the permanent magnet 126
A gap 130 is provided in a portion adjacent to the rotor in the circumferential direction, in other words, in a portion between the permanent magnet 126 and the salient pole 128.
【0015】さらに、突極128の外周面には、電動機
軸に平行に延びる1本の突極溝136が設けられてい
る。この突極溝136の断面形状は図示するように略三
角形である。Further, a single salient pole groove 136 extending parallel to the motor shaft is provided on the outer peripheral surface of the salient pole 128. The cross-sectional shape of the salient pole groove 136 is substantially triangular as shown.
【0016】図4には、本発明のさらに他の実施形態と
して、電動機210の4分の1の電動機軸直交断面図が
示されている。ステータの構成は、図1に示す実施形態
と同一であるので、同一の符号を付し、その説明を省略
する。略円筒形のロータ222は、略円筒形のロータコ
ア224と、このロータコアに埋め込まれた永久磁石2
26を有する。永久磁石226は、ロータコア224の
外周近傍に、周方向に所定の間隔を開けて配列されてい
る。また永久磁石226は、ロータコア224に完全に
埋め込まれており、すなわちロータコア224の外周部
において露出していない。永久磁石226の間の部分
は、永久磁石226がない分ロータコア224が突出し
た、いわゆる突極228を形成している。また、永久磁
石226の、ロータ周方向に隣接する部分、言い換えれ
ば永久磁石226と突極228の間の部分には、空隙2
30が設けられている。FIG. 4 is a cross-sectional view of a quarter of a motor 210 orthogonal to a motor shaft as still another embodiment of the present invention. Since the configuration of the stator is the same as that of the embodiment shown in FIG. 1, the same reference numerals are given and the description thereof is omitted. The substantially cylindrical rotor 222 includes a substantially cylindrical rotor core 224 and a permanent magnet 2 embedded in the rotor core.
26. The permanent magnets 226 are arranged near the outer periphery of the rotor core 224 at predetermined intervals in the circumferential direction. Further, the permanent magnet 226 is completely embedded in the rotor core 224, that is, is not exposed at the outer peripheral portion of the rotor core 224. The portion between the permanent magnets 226 forms a so-called salient pole 228 from which the rotor core 224 protrudes by an amount corresponding to the absence of the permanent magnets 226. Further, a gap 2 is formed in a portion of the permanent magnet 226 adjacent in the rotor circumferential direction, in other words, in a portion between the permanent magnet 226 and the salient pole 228.
30 are provided.
【0017】さらに、ロータコア224の永久磁石を覆
う部分232の外周面には、電動機軸に平行に延びる2
本の磁極溝234が設けられている。磁極溝234の断
面形状は、図示するように略三角形である。また、磁極
溝234は、永久磁石の幅の中心に対し対象に配置さ
れ、その間隔bは、図1に示す実施形態と同様、スロッ
トの開口幅aの0.75〜1倍に設定されることが好ま
しい。さらに、突極228の外周面には、電動機軸に平
行に延びる1本の突極溝236が設けられている。この
突極溝236の断面形状は、図示するように略三角形で
ある。Further, on the outer peripheral surface of a portion 232 of the rotor core 224 covering the permanent magnet, a portion extending in parallel with the motor shaft is provided.
The magnetic pole groove 234 is provided. The cross-sectional shape of the magnetic pole groove 234 is substantially triangular as illustrated. Further, the magnetic pole groove 234 is arranged symmetrically with respect to the center of the width of the permanent magnet, and the interval b is set to 0.75 to 1 times the opening width a of the slot as in the embodiment shown in FIG. Is preferred. Further, one salient pole groove 236 extending parallel to the motor shaft is provided on the outer peripheral surface of the salient pole 228. The sectional shape of the salient pole groove 236 is substantially triangular as shown in the figure.
【0018】図5は、各実施形態のトルク変動の様子を
示す図である。太い破線Aは、図1に示す実施形態、す
なわちロータコア22に磁極溝34を有する電動機10
のトルク変動を示す。太い一点鎖線Bは、図3に示す実
施形態、すなわちロータコア122に突極溝136を有
する電動機110のトルク変動を示す。また、太い実線
Cは、図4に示す実施形態、すなわちロータコア222
に、磁極溝234および突極溝236を有する電動機2
10のトルク変動を示す。さらに、細い実線Dは、図1
の電動機10において、ロータコア22に磁極溝34を
有さない電動機のトルク変動を示している。FIG. 5 is a diagram showing a state of torque fluctuation in each embodiment. A thick broken line A indicates the embodiment shown in FIG. 1, that is, the electric motor 10 having the magnetic pole grooves 34 in the rotor core 22.
5 shows the torque fluctuation. A thick dashed line B indicates the torque fluctuation of the embodiment shown in FIG. 3, that is, the electric motor 110 having the salient pole groove 136 in the rotor core 122. The thick solid line C indicates the embodiment shown in FIG.
Motor 2 having magnetic pole groove 234 and salient pole groove 236
10 shows a torque fluctuation of 10. Further, a thin solid line D is shown in FIG.
3 shows the torque fluctuation of the electric motor having no magnetic pole groove 34 in the rotor core 22 in the electric motor 10 of FIG.
【0019】図6は、図5と同様の4通りの電動機のト
ルク変動の割合を示す図である。グラフのA〜Dは、図
5の4本の線を表すA〜Dに対応している。FIG. 6 is a diagram showing the four types of torque fluctuation ratios of the electric motor similar to FIG. A to D in the graph correspond to A to D representing the four lines in FIG.
【0020】これらの図5および図6から、磁極溝と突
極溝の少なくとも一方を設けることにより、トルクリッ
プルの低減がなされることが理解される。また、磁極溝
と突極溝の双方を設けた場合が、よりトルクリップル低
減の効果が高いことが理解される。It is understood from FIGS. 5 and 6 that the provision of at least one of the magnetic pole groove and the salient pole groove reduces the torque ripple. In addition, it is understood that when both the magnetic pole groove and the salient pole groove are provided, the effect of reducing the torque ripple is higher.
【0021】以上、本実施形態においては、電動機につ
いて説明したが、発電機においても磁極溝、突極溝の一
方、または双方を設けることにより、回転速度変動や発
生電力の変動を低減することができる。Although the present embodiment has been described with respect to the electric motor, it is possible to reduce the fluctuation of the rotation speed and the fluctuation of the generated power by providing one or both of the magnetic pole groove and the salient pole groove in the generator. it can.
【図1】 本実施形態の電動機の軸直交断面の一部を示
す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a part of a cross section orthogonal to an axis of an electric motor according to an embodiment.
【図2】 磁極溝の間隔の適切な範囲を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an appropriate range of a gap between magnetic pole grooves.
【図3】 他の実施形態の電動機の軸直交断面の一部を
示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a part of a cross section orthogonal to an axis of a motor of another embodiment.
【図4】 さらに他の実施形態の電動機の軸直交断面の
一部を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a part of a cross section orthogonal to an axis of a motor according to yet another embodiment.
【図5】 各実施形態のトルク変動を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating a torque fluctuation in each embodiment.
【図6】 各実施形態のトルク変動の割合を示す図であ
る。FIG. 6 is a diagram showing a ratio of torque fluctuation in each embodiment.
10 電動機、12 ステータ、20 スロット、2
2,122,222 ロータ、24,124,224
ロータコア、26,126,226 永久磁石、28,
128,228 突極、34,234 磁極溝、13
6,236 突極溝。10 motors, 12 stators, 20 slots, 2
2,122,222 rotor, 24,124,224
Rotor core, 26, 126, 226 permanent magnet, 28,
128,228 salient poles, 34,234 magnetic pole grooves, 13
6,236 salient pole grooves.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5H621 AA02 GA01 GA04 GA16 HH03 JK02 5H622 AA02 CA02 CA05 CB05 CB06 PP10 PP11 PP19 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 5H621 AA02 GA01 GA04 GA16 HH03 JK02 5H622 AA02 CA02 CA05 CB05 CB06 PP10 PP11 PP19
Claims (5)
が形成されたステータと、 略円筒状の外形を有するロータコアと、ロータコアの外
周近傍に埋め込まれ、その周方向に所定の間隔を開けて
配列された永久磁石と、を有するロータと、を有する永
久磁石回転電機であって、 前記ロータコアの、永久磁石が埋め込まれた部分の外周
部には、ロータの円筒軸に平行に少なくとも1本の溝が
形成されている、永久磁石回転電機。1. A stator in which a conductor is wound around a stator core to form a coil, a rotor core having a substantially cylindrical outer shape, embedded in the vicinity of the outer periphery of the rotor core, and arranged at predetermined intervals in the circumferential direction. A permanent magnet rotating electric machine comprising: a rotor having at least one groove parallel to a cylindrical axis of a rotor in an outer peripheral portion of a portion of the rotor core in which a permanent magnet is embedded. A permanent magnet rotating electric machine in which is formed.
って、前記溝が2本であり、永久磁石の中心線に対して
対称に配置されている永久磁石回転電機。2. The permanent magnet rotating electric machine according to claim 1, wherein the number of the grooves is two and the grooves are symmetrically arranged with respect to a center line of the permanent magnet.
って、前記2本の溝の間隔は、ステータの磁極の間の部
分であるスロットの開口幅の0.75倍以上1倍以下で
ある、永久磁石回転電機。3. The permanent magnet rotating electric machine according to claim 2, wherein a distance between the two grooves is 0.75 times or more and 1 time or less of an opening width of a slot which is a portion between magnetic poles of the stator. Is a permanent magnet rotating electric machine.
磁石回転電機であって、前記ロータコアの永久磁石の間
の部分の外周部に、ロータの円筒軸方向に少なくとも1
本の溝が形成されている、永久磁石回転電機。4. The permanent magnet rotating electric machine according to claim 1, wherein at least one of the rotor cores is provided on an outer peripheral portion of a portion between the permanent magnets in a cylindrical axis direction of the rotor.
A permanent magnet rotating electric machine in which a number of grooves are formed.
形成されたステータと、 略円筒状の外形を有するロータコアと、ロータコアの外
周近傍に埋め込まれ、その周方向に所定の間隔を開けて
配列された永久磁石と、を有するロータと、を有する永
久磁石回転電機であって、 前記ロータコアの永久磁石の間の部分の外周部に、ロー
タの円筒軸方向に少なくとも1本の溝が形成されてい
る、永久磁石回転電機。5. A stator in which a conductor is wound around a stator core to form a core, a rotor core having a substantially cylindrical outer shape, embedded in the vicinity of the outer periphery of the rotor core, and arranged at predetermined intervals in the circumferential direction. And a rotor having: a permanent magnet having at least one groove formed in an outer peripheral portion of a portion between the permanent magnets of the rotor core in a cylindrical axis direction of the rotor. There is a permanent magnet rotating electric machine.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11100045A JP2000295805A (en) | 1999-04-07 | 1999-04-07 | Permanent magnet rotating electric machine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11100045A JP2000295805A (en) | 1999-04-07 | 1999-04-07 | Permanent magnet rotating electric machine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000295805A true JP2000295805A (en) | 2000-10-20 |
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ID=14263548
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JP11100045A Pending JP2000295805A (en) | 1999-04-07 | 1999-04-07 | Permanent magnet rotating electric machine |
Country Status (1)
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---|---|
JP (1) | JP2000295805A (en) |
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