JP2002272036A - 永久磁石同期電動機 - Google Patents
永久磁石同期電動機Info
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- JP2002272036A JP2002272036A JP2001068957A JP2001068957A JP2002272036A JP 2002272036 A JP2002272036 A JP 2002272036A JP 2001068957 A JP2001068957 A JP 2001068957A JP 2001068957 A JP2001068957 A JP 2001068957A JP 2002272036 A JP2002272036 A JP 2002272036A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明の目的は、集中巻ステータを有する永
久磁石同期電動機に発生するコギングトルクを大幅に低
減し、低騒音、低振動で、かつ高トルクな永久磁石同期
電動機を提供することである。 【解決手段】 集中巻方式の巻線仕様を有するステータ
とロータ内部に永久磁石を埋め込む構造の埋め込み磁石
型電動機において、１極あたりの永久磁石２をロータ半
径方向に２層以上に分割し、ロータの一番中心部に配置
される永久磁石の端部とロータ外周との間にあるブリッ
ジ幅Ｗ1が、他磁石のブリッジ幅Ｗ2より広く、１．５Ｗ
2＜Ｗ1＜２．５Ｗ2の関係とする。
久磁石同期電動機に発生するコギングトルクを大幅に低
減し、低騒音、低振動で、かつ高トルクな永久磁石同期
電動機を提供することである。 【解決手段】 集中巻方式の巻線仕様を有するステータ
とロータ内部に永久磁石を埋め込む構造の埋め込み磁石
型電動機において、１極あたりの永久磁石２をロータ半
径方向に２層以上に分割し、ロータの一番中心部に配置
される永久磁石の端部とロータ外周との間にあるブリッ
ジ幅Ｗ1が、他磁石のブリッジ幅Ｗ2より広く、１．５Ｗ
2＜Ｗ1＜２．５Ｗ2の関係とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は複数層に永久磁石を
埋め込んだロータと、集中巻されたステータにより構成
される永久磁石同期電動機、およびそれを搭載した密閉
型コンプレッサ、冷凍サイクル、自動車等の応用機器に
関するものである。
埋め込んだロータと、集中巻されたステータにより構成
される永久磁石同期電動機、およびそれを搭載した密閉
型コンプレッサ、冷凍サイクル、自動車等の応用機器に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】永久磁石がロータの内部に埋め込まれた
構造の永久磁石型同期電動機は、永久磁石によるマグネ
ットトルクとロータの突極性に起因するリラクタンスト
ルクが利用できるため、小型で高効率な電動機として広
く利用されている。このタイプの電動機は分布巻構造の
ステータを用いられていたが、近年、コイルエンドが小
さく小型化できる集中巻ステータを有する埋め込み磁石
型同期電動機の実用化が進んでいる。
構造の永久磁石型同期電動機は、永久磁石によるマグネ
ットトルクとロータの突極性に起因するリラクタンスト
ルクが利用できるため、小型で高効率な電動機として広
く利用されている。このタイプの電動機は分布巻構造の
ステータを用いられていたが、近年、コイルエンドが小
さく小型化できる集中巻ステータを有する埋め込み磁石
型同期電動機の実用化が進んでいる。
【０００３】図５に従来型分布巻、図６に従来型集中巻
の電動機を示す。両図において、（ａ）は電動機構造
を、（ｂ）は結線方法を示している。
の電動機を示す。両図において、（ａ）は電動機構造
を、（ｂ）は結線方法を示している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】集中巻方式の巻線仕様
のステータを有する電動機は、分布巻方式の巻線仕様の
ステータを有する電動機と比較して、高効率を実現する
ことができ、さらに、コイルエンドボリュームを縮小す
ることができ、小形化が可能であるという観点から、そ
の需要が拡大してきている。
のステータを有する電動機は、分布巻方式の巻線仕様の
ステータを有する電動機と比較して、高効率を実現する
ことができ、さらに、コイルエンドボリュームを縮小す
ることができ、小形化が可能であるという観点から、そ
の需要が拡大してきている。
【０００５】しかし、図６に示すように、集中巻ステー
タのスロット数は分布巻きステータに較べて少なくなる
ため、コギングトルクが非常に大きく、振動、騒音発生
の原因となる。
タのスロット数は分布巻きステータに較べて少なくなる
ため、コギングトルクが非常に大きく、振動、騒音発生
の原因となる。
【０００６】本発明の目的は、集中巻ステータを有する
永久磁石同期電動機に発生するコギングトルクを大幅に
低減し、低騒音、低振動で、かつ高トルクな永久磁石同
期電動機を提供することである。
永久磁石同期電動機に発生するコギングトルクを大幅に
低減し、低騒音、低振動で、かつ高トルクな永久磁石同
期電動機を提供することである。
【０００７】
【発明を解決するための手段】本発明は、集中巻方式の
巻線仕様を有するステータとロータ内部に永久磁石を埋
め込む構造の埋め込み磁石型電動機において、１極あた
りの永久磁石をロータ半径方向に２層以上に分割し、ロ
ータの一番中心部に配置される永久磁石の端部とロータ
外周との間にあるブリッジ幅Ｗ1が、他磁石のブリッジ
幅Ｗ2より広く、１．５Ｗ2＜Ｗ1＜２．５Ｗ2の関係とす
るものであり、従来の集中巻電動機に較べてコギングト
ルクを低減でき、低騒音、低振動で、かつ高トルクな永
久磁石同期電動機を提供することができる。
巻線仕様を有するステータとロータ内部に永久磁石を埋
め込む構造の埋め込み磁石型電動機において、１極あた
りの永久磁石をロータ半径方向に２層以上に分割し、ロ
ータの一番中心部に配置される永久磁石の端部とロータ
外周との間にあるブリッジ幅Ｗ1が、他磁石のブリッジ
幅Ｗ2より広く、１．５Ｗ2＜Ｗ1＜２．５Ｗ2の関係とす
るものであり、従来の集中巻電動機に較べてコギングト
ルクを低減でき、低騒音、低振動で、かつ高トルクな永
久磁石同期電動機を提供することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、集中巻方式の巻線仕様を有するステータとロータ内
部に永久磁石を埋め込む構造の永久磁石同期電動機にお
いて、１極あたりの永久磁石をロータ半径方向に２層以
上に分割し、ロータの一番中心部に配置される永久磁石
の端部とロータ外周との間にあるブリッジ幅Ｗ1が、他
磁石のブリッジ幅Ｗ2より広くて、１．５Ｗ2＜Ｗ1＜
２．５Ｗ2の関係にあることを特徴とする永久磁石同期
電動機であり、コギングトルクを低減することができ
る。
は、集中巻方式の巻線仕様を有するステータとロータ内
部に永久磁石を埋め込む構造の永久磁石同期電動機にお
いて、１極あたりの永久磁石をロータ半径方向に２層以
上に分割し、ロータの一番中心部に配置される永久磁石
の端部とロータ外周との間にあるブリッジ幅Ｗ1が、他
磁石のブリッジ幅Ｗ2より広くて、１．５Ｗ2＜Ｗ1＜
２．５Ｗ2の関係にあることを特徴とする永久磁石同期
電動機であり、コギングトルクを低減することができ
る。
【０００９】請求項２に記載の発明は、集中巻方式の巻
線仕様を有するステータとロータ内部に永久磁石を埋め
込む構造の永久磁石同期電動機において、１極あたりの
永久磁石をロータ半径方向に２層以上に分割し、ロータ
の一番中心部に配置される永久磁石の端部とロータ外周
との間にあるブリッジ幅Ｗ1と他の磁石のブリッジ幅Ｗ2
との関係が、Ｗ1＝２．０Ｗ2の関係にあることを特徴と
する永久磁石同期電動機であり、コギングトルクを最小
にすることができる。
線仕様を有するステータとロータ内部に永久磁石を埋め
込む構造の永久磁石同期電動機において、１極あたりの
永久磁石をロータ半径方向に２層以上に分割し、ロータ
の一番中心部に配置される永久磁石の端部とロータ外周
との間にあるブリッジ幅Ｗ1と他の磁石のブリッジ幅Ｗ2
との関係が、Ｗ1＝２．０Ｗ2の関係にあることを特徴と
する永久磁石同期電動機であり、コギングトルクを最小
にすることができる。
【００１０】請求項３に記載の発明は、ロータに埋め込
まれた１極当たりの永久磁石がをロータ半径方向に２層
に分割されていることを特徴とする請求項１または請求
項２に記載の永久磁石同期電動機であり、永久磁石によ
るマグネットトルクとロータの突極性に起因するリラク
タンストルクを有効に利用することができる。
まれた１極当たりの永久磁石がをロータ半径方向に２層
に分割されていることを特徴とする請求項１または請求
項２に記載の永久磁石同期電動機であり、永久磁石によ
るマグネットトルクとロータの突極性に起因するリラク
タンストルクを有効に利用することができる。
【００１１】請求項４に記載の発明は、最高回転数が５
０００ｒ／ｍｉｎ以上の回転で使用されることを特徴と
する請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の永久
磁石同期電動機であり、大幅な振動、騒音の低減を実現
することができる。
０００ｒ／ｍｉｎ以上の回転で使用されることを特徴と
する請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の永久
磁石同期電動機であり、大幅な振動、騒音の低減を実現
することができる。
【００１２】請求項５に記載の発明は、センサレス制御
されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれ
か１項に記載の永久磁石同期電動機であり、大幅な振
動、騒音の低減を実現ることができる。
されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれ
か１項に記載の永久磁石同期電動機であり、大幅な振
動、騒音の低減を実現ることができる。
【００１３】請求項６に記載の発明は、コイルの端子間
にかかる電圧が５０Ｖ以下である請求項１から請求項５
のいずれか１項に記載の永久磁石同期電動機であり、永
久磁石同期電動機の駆動を応用機器等に搭載されるバッ
テリーで行うことができる。
にかかる電圧が５０Ｖ以下である請求項１から請求項５
のいずれか１項に記載の永久磁石同期電動機であり、永
久磁石同期電動機の駆動を応用機器等に搭載されるバッ
テリーで行うことができる。
【００１４】請求項７に記載の発明は、請求項１から請
求項５のいずれか１項に記載の永久磁石同期電動機を搭
載したことを特徴とする密閉型コンプレッサであり、低
振動、低騒音の密閉型コンプレッサを実現することがで
きる。
求項５のいずれか１項に記載の永久磁石同期電動機を搭
載したことを特徴とする密閉型コンプレッサであり、低
振動、低騒音の密閉型コンプレッサを実現することがで
きる。
【００１５】請求項８に記載の発明は、請求項６の永久
磁石同期電動機を搭載したことを特徴とする密閉型コン
プレッサであり、バッテリー駆動が可能な、低振動、低
騒音の密閉型コンプレッサを実現することができる。
磁石同期電動機を搭載したことを特徴とする密閉型コン
プレッサであり、バッテリー駆動が可能な、低振動、低
騒音の密閉型コンプレッサを実現することができる。
【００１６】請求項９に記載の発明は、請求項７または
請求項８に記載の密閉型コンプレッサを用いたことを特
徴とする冷凍サイクルであり、低振動、低騒音の冷凍サ
イクルを実現することができる。
請求項８に記載の密閉型コンプレッサを用いたことを特
徴とする冷凍サイクルであり、低振動、低騒音の冷凍サ
イクルを実現することができる。
【００１７】請求項１０に記載の発明は、冷凍サイクル
を搭載した自動車において、前記冷凍サイクルに請求項
８に記載の密閉型コンプレッサを用いたことを特徴とす
る自動車であり、低振動、低騒音の自動車を実現するこ
とができる。
を搭載した自動車において、前記冷凍サイクルに請求項
８に記載の密閉型コンプレッサを用いたことを特徴とす
る自動車であり、低振動、低騒音の自動車を実現するこ
とができる。
【００１８】
【実施例】以下、図面を参照して、本発明の具体例につ
いて説明する。なお、以下の実施例は本発明を具体化し
た１例であって、本発明の技術的範囲を限定するもので
はない。
いて説明する。なお、以下の実施例は本発明を具体化し
た１例であって、本発明の技術的範囲を限定するもので
はない。
【００１９】図１に本発明の第１の実施例を示す。図１
において１は埋め込み磁石型ロータのロータコア、２は
永久磁石、である。図１はロータの拡大図であるが図２
にロータの全体を表した図を示す。図１の実施例は、１
極当たりの永久磁石が、ロータの半径方向に２分割され
た構造で、永久磁石端部とロータ外周部にできる２つの
ブリッジ幅をＷ1、Ｗ2とする。Ｗ1がロータの一番中心
部に配置される磁石とロータ外周との間のブリッジ幅、
Ｗ2がその外側の磁石とロータ外周部の間にできるブリ
ッジ幅である。従来の埋め込み磁石型電動機は、Ｗ1と
Ｗ2はほぼ同じ幅にしていた。図３は磁界解析により求
めたブリッジ幅Ｗ1／Ｗ2とコギングトルク比の関係を示
した図である。図３において、Ｗ1＝Ｗ2の時、つまり従
来例でのコギングトルクを１としている。図３に示すよ
うにＷ2の幅をＷ1の１．５倍以上２．５倍以下にするこ
とにより、コギングトルクを非常に小さくすることがで
き、特にＷ2の幅をＷ1の２倍にしたときは従来の１／６
に低減することが可能である。
において１は埋め込み磁石型ロータのロータコア、２は
永久磁石、である。図１はロータの拡大図であるが図２
にロータの全体を表した図を示す。図１の実施例は、１
極当たりの永久磁石が、ロータの半径方向に２分割され
た構造で、永久磁石端部とロータ外周部にできる２つの
ブリッジ幅をＷ1、Ｗ2とする。Ｗ1がロータの一番中心
部に配置される磁石とロータ外周との間のブリッジ幅、
Ｗ2がその外側の磁石とロータ外周部の間にできるブリ
ッジ幅である。従来の埋め込み磁石型電動機は、Ｗ1と
Ｗ2はほぼ同じ幅にしていた。図３は磁界解析により求
めたブリッジ幅Ｗ1／Ｗ2とコギングトルク比の関係を示
した図である。図３において、Ｗ1＝Ｗ2の時、つまり従
来例でのコギングトルクを１としている。図３に示すよ
うにＷ2の幅をＷ1の１．５倍以上２．５倍以下にするこ
とにより、コギングトルクを非常に小さくすることがで
き、特にＷ2の幅をＷ1の２倍にしたときは従来の１／６
に低減することが可能である。
【００２０】したがって、上記関係を有する永久磁石同
期電動機を家庭用、業務用あるいは電装用の密閉型コン
プレッサを構成要素の一つとする冷凍サイクルに搭載す
ることにより、前記応用機器等の低振動、低騒音を実現
することができる。
期電動機を家庭用、業務用あるいは電装用の密閉型コン
プレッサを構成要素の一つとする冷凍サイクルに搭載す
ることにより、前記応用機器等の低振動、低騒音を実現
することができる。
【００２１】また、集中巻ステータで、埋め込み磁石型
のロータを有する永久磁石同期電動機を電動機をセンサ
レス駆動で駆動する場合、集中巻電動機は巻線インダク
タンスが大きくなるため、加負荷時にロータの正確な位
置が推定することが困難になるため振動騒音が大きくな
る。したがって、本発明の埋め込み磁石型電動機を利用
するセンサレス駆動で利用した場合、コギングトルクを
大幅に低減できるため、振動騒音低減の大きな効果を得
ることができる。また同様に、５０００ｒ／ｍｉｎ以上
の高速回転で駆動する用途、例えば、１２Ｖ、２４Ｖあ
るいは４２Ｖ等で駆動される自動車用冷凍サイクルの密
閉型コンプレッサ等に搭載されるに永久磁石同期電動機
おいて、非常に大きな静音化の効果を得ることができ
る。
のロータを有する永久磁石同期電動機を電動機をセンサ
レス駆動で駆動する場合、集中巻電動機は巻線インダク
タンスが大きくなるため、加負荷時にロータの正確な位
置が推定することが困難になるため振動騒音が大きくな
る。したがって、本発明の埋め込み磁石型電動機を利用
するセンサレス駆動で利用した場合、コギングトルクを
大幅に低減できるため、振動騒音低減の大きな効果を得
ることができる。また同様に、５０００ｒ／ｍｉｎ以上
の高速回転で駆動する用途、例えば、１２Ｖ、２４Ｖあ
るいは４２Ｖ等で駆動される自動車用冷凍サイクルの密
閉型コンプレッサ等に搭載されるに永久磁石同期電動機
おいて、非常に大きな静音化の効果を得ることができ
る。
【００２２】
【発明の効果】本発明によれば、ブリッジ幅を１．５Ｗ
2＜Ｗ1＜２．５Ｗ2からなる関係にすることでコギング
トルクを低減、そして、特にＷ1＝２．０Ｗ2とすること
でコギングトルクを最小にすることが可能であり、低騒
音、低振動で、かつ高トルクの永久磁石同期電動機を提
供することができる。
2＜Ｗ1＜２．５Ｗ2からなる関係にすることでコギング
トルクを低減、そして、特にＷ1＝２．０Ｗ2とすること
でコギングトルクを最小にすることが可能であり、低騒
音、低振動で、かつ高トルクの永久磁石同期電動機を提
供することができる。
【００２３】そして、上記永久磁石同期電動機を密閉型
コンプレッサに搭載することで、低振動、低騒音の密閉
型コンプレッサを、さらに、前記密閉型コンプレッサを
冷凍サイクルに搭載することで、低振動、低騒音の冷凍
サイクルを提供することができる。
コンプレッサに搭載することで、低振動、低騒音の密閉
型コンプレッサを、さらに、前記密閉型コンプレッサを
冷凍サイクルに搭載することで、低振動、低騒音の冷凍
サイクルを提供することができる。
【００２４】また、上記永久磁石同期電動機のコイルの
端子間にかかる電圧が５０Ｖ以下とすることで、応用機
器等に搭載されるバッテリーによる駆動が可能となり、
バッテリー駆動による、低振動、低騒音で、かつ高トル
クな永久磁石同期電動機を提供することができる。
端子間にかかる電圧が５０Ｖ以下とすることで、応用機
器等に搭載されるバッテリーによる駆動が可能となり、
バッテリー駆動による、低振動、低騒音で、かつ高トル
クな永久磁石同期電動機を提供することができる。
【００２５】そして、上記バッテリー駆動による永久磁
石同期電動機を密閉型コンプレッサに搭載することで、
低振動、低騒音の密閉型コンプレッサを、さらに、前記
密閉型コンプレッサを用いた冷凍サイクルを自動車に搭
載することで、低振動、低騒音の自動車を提供すること
ができる。
石同期電動機を密閉型コンプレッサに搭載することで、
低振動、低騒音の密閉型コンプレッサを、さらに、前記
密閉型コンプレッサを用いた冷凍サイクルを自動車に搭
載することで、低振動、低騒音の自動車を提供すること
ができる。
【図１】本発明の第１の実施例を示すロータ構造の拡大
図
図
【図２】本発明の第１の実施例を示すロータの全体図
【図３】本発明の実施例によるコギングトルク低減効果
を示す図
を示す図
【図４】従来例と本発明のコギングトルク波形を比較し
た図
た図
【図５】（ａ）（ｂ）は、従来の分布巻きステータの巻
線構造を示した図
線構造を示した図
【図６】（ａ）（ｂ）は、従来の集中巻きステータの巻
線構造を示した図
線構造を示した図
１ ロータコア ２ 永久磁石
フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H603 AA01 BB10 BB12 CA01 CA05 CB01 CD01 5H619 AA01 AA10 BB01 BB06 BB15 BB24 PP02 PP08 5H621 AA02 BB10 GA04 GA11 HH01 JK03 5H622 AA02 CA02 CA13 CB02
Claims (10)
- 【請求項１】 集中巻方式の巻線仕様を有するステータ
とロータ内部に永久磁石を埋め込む構造の永久磁石同期
電動機において、１極あたりの永久磁石をロータ半径方
向に２層以上に分割し、ロータの一番中心部に配置され
る永久磁石の端部とロータ外周との間にあるブリッジ幅
Ｗ1が、他磁石のブリッジ幅Ｗ2より広くて、１．５Ｗ2
＜Ｗ1＜２．５Ｗ2の関係にあることを特徴とする永久磁
石同期電動機。 - 【請求項２】 集中巻方式の巻線仕様を有するステータ
とロータ内部に永久磁石を埋め込む構造の永久磁石同期
電動機において、１極あたりの永久磁石をロータ半径方
向に２層以上に分割し、ロータの一番中心部に配置され
る永久磁石の端部とロータ外周との間にあるブリッジ幅
Ｗ1と他の磁石のブリッジ幅Ｗ2との関係が、Ｗ1＝２．
０Ｗ2の関係にあることを特徴とする永久磁石同期電動
機。 - 【請求項３】 ロータに埋め込まれた１極当たりの永久
磁石がをロータ半径方向に２層に分割されていることを
特徴とする請求項１または請求項２に記載の永久磁石同
期電動機。 - 【請求項４】 最高回転数が５０００ｒ／ｍｉｎ以上の
回転で使用されることを特徴とする請求項１から請求項
３のいずれか１項に記載の永久磁石同期電動機。 - 【請求項５】 センサレス制御されることを特徴とする
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の永久磁石
同期電動機。 - 【請求項６】 コイルの端子間にかかる電圧が５０Ｖ以
下である請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の
永久磁石同期電動機。 - 【請求項７】 請求項１から請求項５のいずれか１項に
記載の永久磁石同期電動機を搭載したことを特徴とする
密閉型コンプレッサ。 - 【請求項８】 請求項６の永久磁石同期電動機を搭載し
たことを特徴とする密閉型コンプレッサ。 - 【請求項９】 請求項７または請求項８に記載の密閉型
コンプレッサを用いたことを特徴とする冷凍サイクル。 - 【請求項１０】 冷凍サイクルを搭載した自動車におい
て、前記冷凍サイクルに請求項８に記載の密閉型コンプ
レッサを用いたことを特徴とする自動車。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001068957A JP2002272036A (ja) | 2001-03-12 | 2001-03-12 | 永久磁石同期電動機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001068957A JP2002272036A (ja) | 2001-03-12 | 2001-03-12 | 永久磁石同期電動機 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002272036A true JP2002272036A (ja) | 2002-09-20 |
Family
ID=18927065
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001068957A Pending JP2002272036A (ja) | 2001-03-12 | 2001-03-12 | 永久磁石同期電動機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002272036A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011083066A (ja) * | 2009-10-02 | 2011-04-21 | Osaka Prefecture Univ | 永久磁石補助形同期リラクタンスモータ |
| KR101106420B1 (ko) | 2005-07-11 | 2012-01-17 | 엘지전자 주식회사 | 로터 및 동기 릴럭턴스 모터 |
| CN103001348A (zh) * | 2012-10-29 | 2013-03-27 | 无锡金阳电机有限公司 | 低速电机 |
| CN110326191A (zh) * | 2017-02-28 | 2019-10-11 | 日立汽车系统株式会社 | 旋转电机的转子及具备其的旋转电机 |
| US10749420B2 (en) | 2016-06-29 | 2020-08-18 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Synchronous reluctance rotating electrical machine |
| KR20210016905A (ko) * | 2019-08-06 | 2021-02-17 | 한양대학교 산학협력단 | 비대칭 립 구조의 회전자 및 이를 포함하는 라인 기동형 동기 릴럭턴스 전동기 |
| CN113224875A (zh) * | 2020-02-05 | 2021-08-06 | 本田技研工业株式会社 | 旋转电机的转子及圆弧磁铁制造方法 |
-
2001
- 2001-03-12 JP JP2001068957A patent/JP2002272036A/ja active Pending
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