JP2012182862A - Axial gap motor - Google Patents

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研 前山
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an axial gap motor which can limit vibration due to resonance of a rotor back yoke with a simple structure, and can prevent a rotor back yoke from slipping out.SOLUTION: The motor comprises a pair of rotors 20, 30 disposed to face each other with predetermined air gaps on both sides of a stator 10. The rotor 20 includes a disc-like rotor holding member 21 which is press fit to a shaft 40, and an annular rotor back yoke 22 having a hole 221, which is press fit to the outer periphery 211 of the rotor holding member 21. A flange 212 receiving the inner periphery 222 of the hole 221 extends from the outer periphery 211 of the rotor holding member 21. The rotor 30 includes a rotor holding member 31 and a rotor back yoke 32, and has the same structure as that of the rotor 20.

Description

本発明は、アキシャルギャップ型電動機に関し、特に、ロータバックヨークの共振による振動を抑えることができるアキシャルギャップ型電動機に関する。   The present invention relates to an axial gap type electric motor, and more particularly to an axial gap type electric motor that can suppress vibration due to resonance of a rotor back yoke.

従来から、ステータとロータがロータの軸線方向に所定の空隙をもって対向的に配置されたアキシャルギャップ型電動機が知られている。この種の電動機におけるロータは、例えば、シャフトに一体化された円盤状のフランジと、ダイキャスト合金で形成されたロータフレームを介してフランジに取付けられた円盤状のロータバックヨークとを備えたロータがある(例えば、特許文献1参照)。   Conventionally, an axial gap type motor in which a stator and a rotor are arranged to face each other with a predetermined gap in the axial direction of the rotor is known. A rotor in this type of electric motor includes, for example, a disk-shaped flange integrated with a shaft, and a disk-shaped rotor back yoke attached to the flange via a rotor frame formed of a die-cast alloy. (For example, refer to Patent Document 1).

このロータは、ロータバックヨークの径方向の長さが短くなっているため、ロータバックヨークがシャフトまで伸びた構造に比べて、ロータバックヨークの固有振動数が高くなり、実使用回転数での共振の発生を回避でき、結果として、ロータバックヨークの共振による振動を抑えることが可能になっている。   Since the rotor back yoke has a shorter radial length, the rotor back yoke has a higher natural frequency than the structure in which the rotor back yoke extends to the shaft. Generation of resonance can be avoided, and as a result, vibration due to resonance of the rotor back yoke can be suppressed.

しかしながら、上述のロータは、フランジとロータバックヨークとをダイキャスト合金で結合するため、金型が必要であり、コストがかかるという問題点があった。   However, the above-described rotor has a problem in that a die is required because the flange and the rotor back yoke are bonded to each other with a die-cast alloy, which is expensive.

特開2010−148315号公報JP 2010-148315 A

本発明は上記問題点に鑑み、簡単な構造でロータバックヨークの共振による振動を抑えるとともに、ロータバックヨークの抜け落ちを防ぐことができるアキシャルギャップ型電動機を提供することを目的とする。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide an axial gap type electric motor that can suppress vibration due to resonance of a rotor back yoke and prevent the rotor back yoke from falling off with a simple structure.

上記課題を解決するため、本発明のアキシャルギャップ型電動機は、ステータとロータがロータの軸線方向に所定の空隙をもって対向的に配置され、ロータは、シャフトと、シャフトの外径側に形成される円盤状のロータ保持部材と、ロータ保持部材の外周部に圧入される孔が形成されている円環状のロータバックヨークとを備え、ロータ保持部材のステータ対向面側の外周部には、ロータバックヨークの孔の内周縁部を受けるツバ部が外径方向に延在している。   In order to solve the above problems, in the axial gap type electric motor according to the present invention, the stator and the rotor are opposed to each other with a predetermined gap in the axial direction of the rotor, and the rotor is formed on the shaft and the outer diameter side of the shaft. A disk-shaped rotor holding member and an annular rotor back yoke formed with a hole to be press-fitted into the outer peripheral portion of the rotor holding member. A collar portion for receiving the inner peripheral edge portion of the hole of the yoke extends in the outer diameter direction.

本発明のアキシャルギャップ型電動機によれば、ロータは、シャフトの外径側に形成されるロータ保持部材にロータバックヨークを圧入するだけの簡単な構造でロータバックヨークの固有振動数を高くすることができ、ロータバックヨークの共振による振動を抑えることができる。   According to the axial gap type electric motor of the present invention, the rotor can increase the natural frequency of the rotor back yoke with a simple structure in which the rotor back yoke is simply press-fitted into the rotor holding member formed on the outer diameter side of the shaft. And vibration due to resonance of the rotor back yoke can be suppressed.

また、本発明のアキシャルギャップ型電動機によれば、ロータは、ロータ保持部材のステータ対向面側の外周部にロータバックヨークの孔の内周縁部を受けるツバ部が延在しているため、ステータコアからの磁気吸引力の影響を受けて、ロータバックヨークがロータ保持部材から抜け落ちるのを防ぐことができる。   Further, according to the axial gap type electric motor of the present invention, the rotor has a flange portion that receives the inner peripheral edge portion of the hole of the rotor back yoke on the outer peripheral portion of the rotor holding member on the stator facing surface side. The rotor back yoke can be prevented from falling off the rotor holding member due to the influence of the magnetic attraction force from the rotor.

本発明によるアキシャルギャップ型電動機を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the axial gap type motor by this invention. 本発明によるアキシャルギャップ型電動機のロータを示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view which shows the rotor of the axial gap type motor by this invention. 本発明によるアキシャルギャップ型電動機のその他のロータを示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view showing other rotors of an axial gap type electric motor by the present invention. 本発明によるアキシャルギャップ型電動機のその他のロータを示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view showing other rotors of an axial gap type electric motor by the present invention.

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づき詳細に説明する。図1および図2に示すように、本実施形態におけるアキシャルギャップ型電動機は、環状のステータ10と、ステータ10の両側に所定の空隙をもって対向的に配置される円盤状の一対のロータ20、30とを備えている。ロータ20、30はシャフト40を共有しており、ステータ10は、シャフト40を固定する一対のベアリング50、60を内周側に備えている。   Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the axial gap type electric motor in the present embodiment includes an annular stator 10 and a pair of disk-shaped rotors 20 and 30 that are opposed to each other with a predetermined gap on both sides of the stator 10. And. The rotors 20 and 30 share the shaft 40, and the stator 10 includes a pair of bearings 50 and 60 for fixing the shaft 40 on the inner peripheral side.

このアキシャルギャップ型電動機は、シャフト40を中心に、ブラケット蓋80、回路基板70、ロータ20、ステータ10、ロータ30、ブラケット蓋90が順次配置されている。ステータ10は、ステータコア13のティース部131、132を残して覆ったインシュレータ14に巻線15を巻回した9個のコアメンバー12を環状に連結した状態で、モールド樹脂16で一体的に形成されている。   In this axial gap type electric motor, a bracket lid 80, a circuit board 70, a rotor 20, a stator 10, a rotor 30, and a bracket lid 90 are sequentially arranged around a shaft 40. The stator 10 is integrally formed with a mold resin 16 in a state in which nine core members 12 each having a winding 15 wound thereon are annularly connected to an insulator 14 that covers and covers the teeth portions 131 and 132 of the stator core 13. ing.

ステータ10には、シャフト40が挿入されるシャフト挿入孔161と、シャフト挿入孔161に連続的に形成され、ベアリング50、60がそれぞれ収容される一対のベアリング収容穴162と、回路基板70が配置される基板配置段部163と、ブラケット蓋80、90がそれぞれ嵌合される一対の蓋嵌合段部164とがモールド樹脂16で一体的に形成されている。   The stator 10 is provided with a shaft insertion hole 161 into which the shaft 40 is inserted, a pair of bearing accommodation holes 162 which are continuously formed in the shaft insertion hole 161 and accommodate the bearings 50 and 60, and a circuit board 70. The substrate placement step 163 and the pair of lid fitting step portions 164 to which the bracket lids 80 and 90 are respectively fitted are integrally formed of the mold resin 16.

ベアリング50、60と、ロータ20、30との間には、環状に形成された一対のスペーサ51、61が設けられる。スペーサ51、61はそれぞれ、ベアリング50、60の内輪と、後述するロータ保持部材21、31に当接するように配置されて、ベアリング50、60と、ロータ保持部材21、31との間に隙間を確保している。この隙間により、ロータ保持部材21、31がステータ10に接触しないようにしている。回路基板70は、シャフト40が挿入される孔71を有する円盤状に形成され、回路基板70上には、アキシャルギャップ型電動機を駆動制御する電動機駆動部が搭載されている。回路基板70の外周部には、巻線15に接続される端子ピン143を半田付けしており、巻線15が端子ピン143により回路基板70の電動機駆動部に接続されている。ブラケット蓋80、90はそれぞれ、鋼板をプレスして円盤状に形成されている。   A pair of spacers 51 and 61 formed in an annular shape are provided between the bearings 50 and 60 and the rotors 20 and 30. The spacers 51 and 61 are disposed so as to contact the inner rings of the bearings 50 and 60 and the rotor holding members 21 and 31 to be described later, and a gap is formed between the bearings 50 and 60 and the rotor holding members 21 and 31. Secured. This gap prevents the rotor holding members 21 and 31 from contacting the stator 10. The circuit board 70 is formed in a disk shape having a hole 71 into which the shaft 40 is inserted. On the circuit board 70, an electric motor drive unit that drives and controls the axial gap type electric motor is mounted. A terminal pin 143 connected to the winding 15 is soldered to the outer peripheral portion of the circuit board 70, and the winding 15 is connected to the motor drive unit of the circuit board 70 by the terminal pin 143. Each of the bracket lids 80 and 90 is formed in a disk shape by pressing a steel plate.

次に、コアメンバー12のステータコア13およびインシュレータ14について詳細に説明する。ステータコア13は、ロータ20に対向するティース部131と、ロータ30に対向するティース部132と、ティース部131とティース部132の間を一体的に連結する巻胴部133とを備えている。ティース部131とティース部132と巻胴部133とは、H字状に打ち抜かれた電磁鋼板を、ステータ10の半径方向に積層することで形成されている。これにより、ステータコア13は、巻胴部133の両端にフランジ状のティース部131とティース部132とを有するボビン状になっている。   Next, the stator core 13 and the insulator 14 of the core member 12 will be described in detail. The stator core 13 includes a tooth portion 131 that faces the rotor 20, a tooth portion 132 that faces the rotor 30, and a winding drum portion 133 that integrally connects the tooth portion 131 and the tooth portion 132. The teeth part 131, the teeth part 132, and the winding drum part 133 are formed by laminating electromagnetic steel sheets punched in an H shape in the radial direction of the stator 10. As a result, the stator core 13 has a bobbin shape having the flange-like teeth portion 131 and the teeth portion 132 at both ends of the winding drum portion 133.

インシュレータ14は、巻胴部133の外周面を覆う外筒部141と、外筒部141の端部から半径方向に連続的に形成されたフランジ部142とを備えている。これにより、インシュレータ14は、ステータコア13と同様に、外筒部141の両端にフランジ部142を有するボビン状になっている。なお、インシュレータ14のティース部131側のフランジ部142の外周部には、端子ピン143が立設されている。   The insulator 14 includes an outer cylinder part 141 that covers the outer peripheral surface of the winding body part 133, and a flange part 142 that is continuously formed in the radial direction from the end of the outer cylinder part 141. As a result, the insulator 14 has a bobbin shape having the flange portions 142 at both ends of the outer cylinder portion 141, similarly to the stator core 13. A terminal pin 143 is erected on the outer peripheral portion of the flange portion 142 on the tooth portion 131 side of the insulator 14.

以上説明してきた9個のコアメンバー12は、3個のコアメンバー12がU相、V相、W相の各相の巻線15で接続されたU相用コアメンバー組、V相用コアメンバー組、W相用コアメンバー組となって三相のアキシャルギャップ型電動機を構成している。   The nine core members 12 described above are a U-phase core member set in which three core members 12 are connected by windings 15 of U-phase, V-phase, and W-phase, and V-phase core members. The three-phase axial gap type motor is configured as a set and a W-phase core member set.

次に、ロータ20について詳細に説明する。ちなみに、ロータ30はロータ保持部材31とロータバックヨーク32とロータマグネット33とを備え、ステータ10を挟んでロータ20と対向するように配置されており、その構造はロータ20と同じであるため、その説明を省略する。ロータ20は、ロータ保持部材21とロータバックヨーク22とロータマグネット23とセンサマグネット24とを備えている。ロータ保持部材21は、鋼板を切削加工することにより、中心にシャフト40に圧入される孔213を有する円盤状に形成されている。ロータ保持部材21のステータ対向面側の外周部211には、後述するロータバックヨーク22の内周縁部222を受けるツバ部212が形成され、ツバ部212はロータ保持部材21の外径方向に延在するように形成されている。   Next, the rotor 20 will be described in detail. Incidentally, the rotor 30 includes a rotor holding member 31, a rotor back yoke 32, and a rotor magnet 33, and is disposed so as to face the rotor 20 with the stator 10 interposed therebetween, and the structure thereof is the same as that of the rotor 20. The description is omitted. The rotor 20 includes a rotor holding member 21, a rotor back yoke 22, a rotor magnet 23, and a sensor magnet 24. The rotor holding member 21 is formed in a disk shape having a hole 213 that is press-fitted into the shaft 40 at the center by cutting a steel plate. A flange portion 212 that receives an inner peripheral edge portion 222 of the rotor back yoke 22 described later is formed on the outer peripheral portion 211 on the stator facing surface side of the rotor holding member 21, and the flange portion 212 extends in the outer diameter direction of the rotor holding member 21. It is formed to exist.

ロータバックヨーク22は、鋼板を図示しない円筒状のパンチで打ち抜くことにより、ロータ保持部材21に圧入される孔221を有する円環状に形成される。ロータバックヨーク22の孔221の内周縁部222は、ロータ保持部材21のツバ部212に当接しており、ロータバックヨーク22がステータ側に位置ズレしたり抜け落ちたりしないようになっている。ロータバックヨーク22のステータ対向面側には、8個のロータマグネット23が環状に配置され、ロータバックヨーク22の回路基板対向面側には、8個のセンサマグネット24が環状に配置されている。センサマグネット24は、回路基板70に搭載される図示を省略した位置検出素子で回転位置を検出するために配置されている。   The rotor back yoke 22 is formed in an annular shape having a hole 221 that is press-fitted into the rotor holding member 21 by punching a steel plate with a cylindrical punch (not shown). The inner peripheral edge 222 of the hole 221 of the rotor back yoke 22 is in contact with the flange portion 212 of the rotor holding member 21 so that the rotor back yoke 22 is not displaced to the stator side or falls off. Eight rotor magnets 23 are annularly disposed on the stator facing surface side of the rotor back yoke 22, and eight sensor magnets 24 are annularly disposed on the circuit board facing surface side of the rotor back yoke 22. . The sensor magnet 24 is arranged to detect the rotational position with a position detection element (not shown) mounted on the circuit board 70.

以上説明してきた本発明のアキシャルギャップ型電動機によれば、ロータ20は、シャフト40に圧入される円盤状のロータ保持部材21と、ロータ保持部材21の外周部211に圧入される孔221が形成されている円環状のロータバックヨーク22とを備え、ロータ保持部材21のステータ対向面側の外周部211には、ロータバックヨーク22の孔221の内周縁部222を受けるツバ部212が外径方向に延在している構造になっている。   According to the axial gap type motor of the present invention described above, the rotor 20 is formed with a disk-shaped rotor holding member 21 that is press-fitted into the shaft 40 and a hole 221 that is press-fitted into the outer peripheral portion 211 of the rotor holding member 21. The outer peripheral portion 211 on the stator facing surface side of the rotor holding member 21 has a flange portion 212 that receives the inner peripheral edge portion 222 of the hole 221 of the rotor back yoke 22. The structure extends in the direction.

したがって、ロータ20は、シャフト40に圧入されるロータ保持部材21にロータバックヨーク22を圧入するだけの簡単な構造でロータバックヨーク22の固有振動数を高くすることができ、ロータバックヨーク22の共振による振動を抑えることができる。   Therefore, the rotor 20 can increase the natural frequency of the rotor back yoke 22 with a simple structure in which the rotor back yoke 22 is press-fitted into the rotor holding member 21 that is press-fitted into the shaft 40. Vibration due to resonance can be suppressed.

また、ロータ20は、ロータ保持部材21のステータ対向面側の外周部211にロータバックヨーク22の孔221の内周縁部222を受けるツバ部212が延在しているため、ステータコア13からの磁気吸引力の影響を受けて、ロータバックヨーク22がロータ保持部材21から抜け落ちるのを防ぐことができる。なお、ロータ30はロータ20と同じ構造であるため、ロータバックヨーク32についても同様な効果を得ることができる。   Further, the rotor 20 has a flange portion 212 that receives the inner peripheral edge portion 222 of the hole 221 of the rotor back yoke 22 on the outer peripheral portion 211 of the rotor holding member 21 on the stator facing surface side. It is possible to prevent the rotor back yoke 22 from falling off the rotor holding member 21 due to the influence of the suction force. Since the rotor 30 has the same structure as the rotor 20, the same effect can be obtained for the rotor back yoke 32.

次に、ロータ20、30のその他の実施形態について図3を用いて説明する。なお、図1に示す実施形態と共通する構成は説明を省略する。また、ロータ30はロータ20と同じ構造であるため、その説明を省略する。ロータ20に備えたロータ保持部材21は、ステータ対向面側の内周部214に、スペーサ51の替わりにスペーサ部215が一体的に形成されている。また、ロータ保持部材31についても同様である。この結果、アキシャルエアギャップ型電動機として部品点数を少なくした上で、ベアリング50、60とロータ保持部材21、31との間に隙間を確保することができる。   Next, other embodiments of the rotors 20 and 30 will be described with reference to FIG. The description of the configuration common to the embodiment shown in FIG. 1 is omitted. Further, since the rotor 30 has the same structure as the rotor 20, the description thereof is omitted. In the rotor holding member 21 provided in the rotor 20, a spacer portion 215 is integrally formed on the inner peripheral portion 214 on the stator facing surface side instead of the spacer 51. The same applies to the rotor holding member 31. As a result, it is possible to secure a gap between the bearings 50 and 60 and the rotor holding members 21 and 31 while reducing the number of parts as an axial air gap type electric motor.

次に、ロータ20、30のその他の実施形態について図4を用いて説明する。なお、図1に示す実施形態と共通する構成は説明を省略する。また、ロータ30はロータ20と同じ構造であるため、その説明を省略する。ロータ20に備えたロータ保持部材21’は、ロータ保持部材21のように鋼板を切削加工して形成する替わりに、鋼板をプレス加工して形成してもよい。この場合、円板状の鋼板を図示しないプレス加工機でプレス加工することにより、外周部211’、ツバ部212’、孔213’および内周部214’が形成される。また、ロータ保持部材31についても同様である。この結果、図1に示す実施形態と同様な効果を得ることができるとともに、切削加工の場合と比べて歩留りが改善される。   Next, other embodiments of the rotors 20 and 30 will be described with reference to FIG. The description of the configuration common to the embodiment shown in FIG. 1 is omitted. Further, since the rotor 30 has the same structure as the rotor 20, the description thereof is omitted. The rotor holding member 21 ′ provided in the rotor 20 may be formed by pressing a steel plate instead of cutting the steel plate like the rotor holding member 21. In this case, the outer peripheral portion 211 ′, the flange portion 212 ′, the hole 213 ′, and the inner peripheral portion 214 ′ are formed by pressing a disk-shaped steel plate with a press machine (not shown). The same applies to the rotor holding member 31. As a result, the same effect as that of the embodiment shown in FIG. 1 can be obtained, and the yield is improved as compared with the case of cutting.

なお、本発明のアキシャルギャップ型電動機では、ステータ10の両側に所定の空隙をもって対向的に配置される一対のロータ20、30を備えるようにしたが、本発明はこれに限らず、ロータを1つのみ備えたアキシャルエアギャップ型電動機にも適用できる。また、本発明のアキシャルギャップ型電動機では、シャフト40の外径側にロータ保持部材21、31を圧入するようにしたが、本発明はこれに限らず、鋼鉄を切削加工してシャフト40の外径側にロータ保持部材21、31を一体的に形成してもよい。   In the axial gap type electric motor of the present invention, a pair of rotors 20 and 30 are arranged on both sides of the stator 10 so as to face each other with a predetermined gap. However, the present invention is not limited to this, and the rotor 1 It can also be applied to an axial air gap motor with only one. Further, in the axial gap type electric motor of the present invention, the rotor holding members 21 and 31 are press-fitted into the outer diameter side of the shaft 40. However, the present invention is not limited to this, and the outer surface of the shaft 40 is cut by cutting steel. The rotor holding members 21 and 31 may be integrally formed on the radial side.

10 ステータ
12 コアメンバー
13 ステータコア
131 ティース部
132 ティース部
133 巻胴部
14 インシュレータ
141 外筒部
142 フランジ部
143 端子ピン
15 巻線
16 モールド樹脂
161 シャフト挿入孔
162 ベアリング収容穴
163 基板配置段部
164 蓋嵌合段部
20 ロータ
21 ロータ保持部材
21’ ロータ保持部材
211 外周部
211’ 外周部
212 ツバ部
212’ ツバ部
213 孔
213’ 孔
214 内周部
214’ 内周部
215 スペーサ部
22 ロータバックヨーク
221 孔
222 内周縁部
23 ロータマグネット
24 センサマグネット
30 ロータ
31 ロータ保持部材
32 ロータバックヨーク
33 ロータマグネット
40 シャフト
50 ベアリング
51 スペーサ
60 ベアリング
61 スペーサ
70 回路基板
71 孔
80 ブラケット蓋
90 ブラケット蓋
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Stator 12 Core member 13 Stator core 131 Teeth part 132 Teeth part 133 Winding trunk part 14 Insulator 141 Outer cylinder part 142 Flange part 143 Terminal pin 15 Winding 16 Mold resin 161 Shaft insertion hole 162 Bearing accommodation hole 163 Substrate arrangement step part 164 Cover Fitting step portion 20 Rotor 21 Rotor holding member 21 'Rotor holding member 211 Outer peripheral portion 211' Outer peripheral portion 212 Hook portion 212 'Hook portion 213 Hole 213' Hole 214 Inner peripheral portion 214 'Inner peripheral portion 215 Spacer portion 22 Rotor back yoke 221 hole 222 inner peripheral edge 23 rotor magnet 24 sensor magnet 30 rotor 31 rotor holding member 32 rotor back yoke 33 rotor magnet 40 shaft 50 bearing 51 spacer 60 bearing 61 Spacer 70 Circuit board 71 Hole 80 Bracket lid 90 Bracket lid

Claims (2)

ステータとロータとが同ロータの軸線方向に所定の空隙をもって対向的に配置されたアキシャルギャップ型電動機であって、
前記ロータは、シャフトと、同シャフトの外径側に形成される円盤状のロータ保持部材と、前記ロータ保持部材の外周部に圧入される孔が形成されている円環状のロータバックヨークとを備え、
前記ロータ保持部材のステータ対向面側の外周部には、前記ロータバックヨークの孔の内周縁部を受けるツバ部が外径方向に延在していることを特徴とするアキシャルギャップ型電動機。
An axial gap type electric motor in which a stator and a rotor are arranged to face each other with a predetermined gap in the axial direction of the rotor,
The rotor includes a shaft, a disc-shaped rotor holding member formed on the outer diameter side of the shaft, and an annular rotor back yoke in which a hole to be press-fitted into the outer peripheral portion of the rotor holding member is formed. Prepared,
An axial gap type electric motor characterized in that a flange portion for receiving an inner peripheral edge portion of a hole of the rotor back yoke extends in an outer diameter direction on an outer peripheral portion of the rotor holding member on the stator facing surface side.
前記ロータ保持部材のステータ対向面側の内周部には、前記シャフトを固定するベアリングの内輪に当接するスペーサ部が一体的に形成されていることを特徴とする請求項1記載のアキシャルギャップ型電動機。   The axial gap type according to claim 1, wherein a spacer portion that abuts against an inner ring of a bearing that fixes the shaft is integrally formed on an inner peripheral portion of the rotor holding member on the stator facing surface side. Electric motor.
JP2011042128A 2011-02-28 2011-02-28 Axial gap motor Withdrawn JP2012182862A (en)

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