JP3487667B2 - ロータの構造 - Google Patents
ロータの構造Info
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- JP3487667B2 JP3487667B2 JP05544995A JP5544995A JP3487667B2 JP 3487667 B2 JP3487667 B2 JP 3487667B2 JP 05544995 A JP05544995 A JP 05544995A JP 5544995 A JP5544995 A JP 5544995A JP 3487667 B2 JP3487667 B2 JP 3487667B2
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- JP
- Japan
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- rotor
- outer peripheral
- short
- permanent magnet
- magnetic
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- Expired - Lifetime
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- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
- Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はマグネットトルクを利用
するモータや発電機の永久磁石付ロータの構造に関する
ものである。
するモータや発電機の永久磁石付ロータの構造に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】従来から、高透磁率材からなるロータ本
体の外周部にロータ半径方向に直交して埋設された複数
の永久磁石を有する永久磁石付ロータが知られている。
体の外周部にロータ半径方向に直交して埋設された複数
の永久磁石を有する永久磁石付ロータが知られている。
【０００３】図６は従来例を示すものである。ロータ３
は、ロータ本体３ａと、その外周側部にロータ半径方向
に直交してＳ、Ｎ極交互に埋設された４つの矩形状の永
久磁石８とを備えている。永久磁石８をロータ表面へ配
設した場合、効率良くマグネットトルクを得ることがで
きるが、ロータ３の高速回転による遠心力を受けて永久
磁石８が破損する危険があるため、図６に示すように永
久磁石８をロータ本体３ａに埋設している形状のロータ
がある。
は、ロータ本体３ａと、その外周側部にロータ半径方向
に直交してＳ、Ｎ極交互に埋設された４つの矩形状の永
久磁石８とを備えている。永久磁石８をロータ表面へ配
設した場合、効率良くマグネットトルクを得ることがで
きるが、ロータ３の高速回転による遠心力を受けて永久
磁石８が破損する危険があるため、図６に示すように永
久磁石８をロータ本体３ａに埋設している形状のロータ
がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の構成におい
ては、ロータ本体３ａに埋設された永久磁石８は、鉄材
などの高透磁率材中に存在するため、図６の３４で示す
ように隣接する永久磁石８の端部間の磁束の短絡によ
り、ロータ外周面での磁束密度の低下を招くという問題
があった。
ては、ロータ本体３ａに埋設された永久磁石８は、鉄材
などの高透磁率材中に存在するため、図６の３４で示す
ように隣接する永久磁石８の端部間の磁束の短絡によ
り、ロータ外周面での磁束密度の低下を招くという問題
があった。
【０００５】また、図６に示すセンサ３６で図のＡ、
Ｂ、Ｃ、Ｄで示す方向に沿ってロータ３の外周面の磁束
密度を測定すると、図８に示すオープンフラックス特性
が測定された。
Ｂ、Ｃ、Ｄで示す方向に沿ってロータ３の外周面の磁束
密度を測定すると、図８に示すオープンフラックス特性
が測定された。
【０００６】図７は縦軸が磁束密度を、横軸がＡ、Ｂ、
Ｃ、Ｄ等のロータ外周面の各位置を各々示すもので、上
記従来の構成においては、そのオープンフラックス特性
は図７の３１と３２で示すリップルを有するいびつな形
状となってしまうものであった。上記特性によれば磁束
密度は、永久磁石８の両端近傍に位置するロータ表面位
置で、すなわち図６の３１、３１に示す位置で極大とな
り、永久磁石８の中心近傍のロータ表面位置、すなわち
図６の３２で示す位置で極小となっている。
Ｃ、Ｄ等のロータ外周面の各位置を各々示すもので、上
記従来の構成においては、そのオープンフラックス特性
は図７の３１と３２で示すリップルを有するいびつな形
状となってしまうものであった。上記特性によれば磁束
密度は、永久磁石８の両端近傍に位置するロータ表面位
置で、すなわち図６の３１、３１に示す位置で極大とな
り、永久磁石８の中心近傍のロータ表面位置、すなわち
図６の３２で示す位置で極小となっている。
【０００７】上記リップルは、トルクリップルを生ずる
原因となり、出力トルク等の低下を招くと共に振動や騒
音を生じる原因となり問題であった。
原因となり、出力トルク等の低下を招くと共に振動や騒
音を生じる原因となり問題であった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本願の第１発明は、上記
従来例の問題点を解決するため、高透磁率材からなるロ
ータ本体の外周部にロータ半径方向に直交して埋設され
た複数の永久磁石を有するロータにおいて、矩形状の永
久磁石のロータ外周側長手方向外周辺両端部に接すると
共に、前記ロータ外周側長手方向外周辺に垂直な方向で
かつロータ外周面に近接する位置まで延びる磁気的空隙
をロータ本体に設けて、短絡磁路の形成を阻止する短絡
防止手段を構成したことを特徴とする。
従来例の問題点を解決するため、高透磁率材からなるロ
ータ本体の外周部にロータ半径方向に直交して埋設され
た複数の永久磁石を有するロータにおいて、矩形状の永
久磁石のロータ外周側長手方向外周辺両端部に接すると
共に、前記ロータ外周側長手方向外周辺に垂直な方向で
かつロータ外周面に近接する位置まで延びる磁気的空隙
をロータ本体に設けて、短絡磁路の形成を阻止する短絡
防止手段を構成したことを特徴とする。
【０００９】本願の第２発明は、高透磁率材からなるロ
ータ本体の外周部にロータ半径方向に直交して埋設され
た複数の永久磁石を有するロータにおいて、矩形状の永
久磁石のロータ外周側長手方向外周辺両端部とロータ外
周面との間で、かつ前記ロータ外周側長手方向外周辺両
端部に対し垂直な方向に離れて位置する磁気的空隙をロ
ータ本体に設けて短絡磁路の形成を阻止する短絡防止手
段を構成したことを特徴とする。
ータ本体の外周部にロータ半径方向に直交して埋設され
た複数の永久磁石を有するロータにおいて、矩形状の永
久磁石のロータ外周側長手方向外周辺両端部とロータ外
周面との間で、かつ前記ロータ外周側長手方向外周辺両
端部に対し垂直な方向に離れて位置する磁気的空隙をロ
ータ本体に設けて短絡磁路の形成を阻止する短絡防止手
段を構成したことを特徴とする。
【００１０】本願の第３発明は、高透磁率材からなるロ
ータ本体の外周部にロータ半径方向に直交して埋設され
た複数の永久磁石を有するロータにおいて、矩形状の永
久磁石のロータ外周側長手方向外周辺両端部に対しその
垂直方向に対応するロータ本体の外周面の対応箇所か
ら、前記ロータ外周側長手方向外周辺両端部に向け切込
みを形成して、短絡磁路の形成を阻止する短絡防止手段
を構成したことを特徴とする。
ータ本体の外周部にロータ半径方向に直交して埋設され
た複数の永久磁石を有するロータにおいて、矩形状の永
久磁石のロータ外周側長手方向外周辺両端部に対しその
垂直方向に対応するロータ本体の外周面の対応箇所か
ら、前記ロータ外周側長手方向外周辺両端部に向け切込
みを形成して、短絡磁路の形成を阻止する短絡防止手段
を構成したことを特徴とする。
【００１１】本願の第４発明は、第１発明〜第３発明の
いずれかの構成に加え、矩形状の永久磁石を複数の永久
磁石片を相隣接させて構成し、中央の永久磁石片の磁極
方向がロータ半径方向に向けられ、各永久磁石片の磁極
方向が、中央の永久磁石片の磁極方向線上の１点にほぼ
集束する方向に向けられたことを特徴とする。
いずれかの構成に加え、矩形状の永久磁石を複数の永久
磁石片を相隣接させて構成し、中央の永久磁石片の磁極
方向がロータ半径方向に向けられ、各永久磁石片の磁極
方向が、中央の永久磁石片の磁極方向線上の１点にほぼ
集束する方向に向けられたことを特徴とする。
【００１２】
【作用】本願の第１発明〜第３発明によれば、矩形状の
永久磁石のロータ外周側長手方向外周辺両端部近傍に、
短絡磁路の形成を阻止する短絡防止手段を備えるため、
相隣合う永久磁石の端部間の磁束の短絡を防止すること
ができる。この結果、永久磁石の磁束の有効利用を図る
ことができると共に、磁石両端部の磁気抵抗が大きくな
るためオープンフラックス特性を、図２に示すように矩
形波形状にでき、永久磁石が位置するロータ外周位置で
の磁束密度を略均一とすることができるので、トルクリ
ップルを防止できる。
永久磁石のロータ外周側長手方向外周辺両端部近傍に、
短絡磁路の形成を阻止する短絡防止手段を備えるため、
相隣合う永久磁石の端部間の磁束の短絡を防止すること
ができる。この結果、永久磁石の磁束の有効利用を図る
ことができると共に、磁石両端部の磁気抵抗が大きくな
るためオープンフラックス特性を、図２に示すように矩
形波形状にでき、永久磁石が位置するロータ外周位置で
の磁束密度を略均一とすることができるので、トルクリ
ップルを防止できる。
【００１３】本願の第４発明によれば、矩形状の永久磁
石を構成する複数の永久磁石片のすべての磁極方向が、
中央の永久磁石片の磁極方向線上の１点にほぼ集束する
方向に向けられているという構成が上記第１発明〜第３
発明の構成に加わるので、相隣合う永久磁石の夫々の端
部に位置する永久磁石中間の磁束の短絡をより一層効果
的に防止できる。
石を構成する複数の永久磁石片のすべての磁極方向が、
中央の永久磁石片の磁極方向線上の１点にほぼ集束する
方向に向けられているという構成が上記第１発明〜第３
発明の構成に加わるので、相隣合う永久磁石の夫々の端
部に位置する永久磁石中間の磁束の短絡をより一層効果
的に防止できる。
【００１４】
【実施例】以下本発明の実施例について、図面を参照し
ながら詳細に説明する。図１〜図２は本発明をモータに
適応した第１実施例を示すものである。
ながら詳細に説明する。図１〜図２は本発明をモータに
適応した第１実施例を示すものである。
【００１５】ロータ３には高透磁率材４からなる円形の
ロータ本体３ａと、ロータ本体３ａの外周部にロータ半
径方向に直交して図のＳ、Ｎで示すように極性が交互に
なるように埋設された４つの矩形形状の永久磁石８と、
相隣合う極性の異なる永久磁石８の端部９間に短絡磁路
の形成を阻止する短絡防止手段２５とが設けられてい
る。
ロータ本体３ａと、ロータ本体３ａの外周部にロータ半
径方向に直交して図のＳ、Ｎで示すように極性が交互に
なるように埋設された４つの矩形形状の永久磁石８と、
相隣合う極性の異なる永久磁石８の端部９間に短絡磁路
の形成を阻止する短絡防止手段２５とが設けられてい
る。
【００１６】図１に示す短絡防止手段２５は、各永久磁
石８の外周辺（ロータ外周側長手方向外周辺）９ａの両
端部９、９に接すると共に、ロータ強度を損なわない程
度にロータ外周面３ｂに図のｗで示す僅かな間隔を隔て
る位置まで延びる三角形状の空隙をロータ本体３に穿設
し、この空隙に樹脂２６が埋め込まれて構成されてい
る。前記樹脂２６は永久磁石８をロータ本体３ａに固定
すると共に透磁率が小さく磁束が通りにくい材質である
ため、磁路の短絡を防止する作用を営む。
石８の外周辺（ロータ外周側長手方向外周辺）９ａの両
端部９、９に接すると共に、ロータ強度を損なわない程
度にロータ外周面３ｂに図のｗで示す僅かな間隔を隔て
る位置まで延びる三角形状の空隙をロータ本体３に穿設
し、この空隙に樹脂２６が埋め込まれて構成されてい
る。前記樹脂２６は永久磁石８をロータ本体３ａに固定
すると共に透磁率が小さく磁束が通りにくい材質である
ため、磁路の短絡を防止する作用を営む。
【００１７】このため、永久磁石８の磁束は短絡磁路に
よるムダがなくなり有効にマグネットトルクを利用でき
る。
よるムダがなくなり有効にマグネットトルクを利用でき
る。
【００１８】さらに上記構成では、磁石８の両端部の磁
気抵抗が大きくなるため、中央部で磁束が通り易く、両
端部で磁束は通り難くなる。よって、オープンフラック
スは図２に示すように平坦な形状となる。
気抵抗が大きくなるため、中央部で磁束が通り易く、両
端部で磁束は通り難くなる。よって、オープンフラック
スは図２に示すように平坦な形状となる。
【００１９】このように矩形波形状のオープンフラック
ス特性を有するロータ３は、その回転で生ずる界磁部１
１に誘起される誘起電圧の高調波成分は低減され、ロー
タ３の回転にリップルが発生せず、円滑なロータ３の回
転が可能となる。
ス特性を有するロータ３は、その回転で生ずる界磁部１
１に誘起される誘起電圧の高調波成分は低減され、ロー
タ３の回転にリップルが発生せず、円滑なロータ３の回
転が可能となる。
【００２０】次に、本発明の第２実施例を図３を参照し
て説明する。
て説明する。
【００２１】第２実施例は第１実施例の三角形状の磁気
的空隙に代えて、矩形状の永久磁石８の外周辺両端部９
とロータ外周面との間に形成した円形の貫通孔を磁気的
空隙とし、これによって短絡防止手段２５を構成した点
に特徴がある。
的空隙に代えて、矩形状の永久磁石８の外周辺両端部９
とロータ外周面との間に形成した円形の貫通孔を磁気的
空隙とし、これによって短絡防止手段２５を構成した点
に特徴がある。
【００２２】なお、第２実施例のその他の構成は第１実
施例のそれと共通しているので、図３において共通部分
に同一符号を付し説明を省略する。
施例のそれと共通しているので、図３において共通部分
に同一符号を付し説明を省略する。
【００２３】本実施例では、ロータ本体３ａに貫通孔を
設けるだけで短絡防止手段２５を構成でき、第１実施例
における樹脂２６によるロータ３の固定が不要となるの
で構造の簡単化を図ることができる。
設けるだけで短絡防止手段２５を構成でき、第１実施例
における樹脂２６によるロータ３の固定が不要となるの
で構造の簡単化を図ることができる。
【００２４】次に、本発明の第３実施例を図４を参照し
て説明する。
て説明する。
【００２５】第３実施例は第２実施例の貫通孔に代えて
ロータ本体３ａの外周面３ｂにおける矩形状の永久磁石
８の端部対応箇所から、前記端部に向け形成した切込み
を、短絡防止手段２５とした点に特徴がある。
ロータ本体３ａの外周面３ｂにおける矩形状の永久磁石
８の端部対応箇所から、前記端部に向け形成した切込み
を、短絡防止手段２５とした点に特徴がある。
【００２６】なお、第３実施例のその他の構成は第２実
施例のそれと共通しているので、図４において共通部分
に同一符号を付し説明を省略する。
施例のそれと共通しているので、図４において共通部分
に同一符号を付し説明を省略する。
【００２７】本実施例によれば、ロータ本体３ａの外面
加工だけで短絡防止手段２５を簡単に構成することがで
きる。
加工だけで短絡防止手段２５を簡単に構成することがで
きる。
【００２８】次に、本発明の第４実施例を図５を参照し
て説明する。
て説明する。
【００２９】第４実施例は、第２実施例の短絡防止手段
２５がより一層効果的な作用を営むように、各矩形状の
永久磁石８を５個の永久磁石片３０を相隣合わせて構成
し、中央の永久磁石片３０の磁極方向がロータ方向に向
けられ、各永久磁石片３０の中央の永久磁石片３０の磁
極方向線上の１点に集束さるように構成し、かつ相隣合
う極性の異なる永久磁石８のそれぞれの端部位置に、短
絡磁路の形成を阻止する貫通孔による短絡防止手段２５
を設けた点に特徴がある。
２５がより一層効果的な作用を営むように、各矩形状の
永久磁石８を５個の永久磁石片３０を相隣合わせて構成
し、中央の永久磁石片３０の磁極方向がロータ方向に向
けられ、各永久磁石片３０の中央の永久磁石片３０の磁
極方向線上の１点に集束さるように構成し、かつ相隣合
う極性の異なる永久磁石８のそれぞれの端部位置に、短
絡磁路の形成を阻止する貫通孔による短絡防止手段２５
を設けた点に特徴がある。
【００３０】なお、第４実施例のその他の構成は第２実
施例のそれと共通しているので、図５において共通部分
に同一符号を付し説明を省略する。
施例のそれと共通しているので、図５において共通部分
に同一符号を付し説明を省略する。
【００３１】本実施例によると、両端に位置する永久磁
石片３０の磁極方向は図５に示すように、永久磁石８の
中央側を向くようになっているので、相隣合う永久磁石
８の夫々の端部に位置する永久磁石片３０間の磁束の短
絡を防止できる。また本実施例においても、そのオープ
ンフラックス特性は、第１実施例と同様、図２に示すも
のと同様なものとなる。
石片３０の磁極方向は図５に示すように、永久磁石８の
中央側を向くようになっているので、相隣合う永久磁石
８の夫々の端部に位置する永久磁石片３０間の磁束の短
絡を防止できる。また本実施例においても、そのオープ
ンフラックス特性は、第１実施例と同様、図２に示すも
のと同様なものとなる。
【００３２】なお、上記第１実施例では、磁気的空隙２
５内に樹脂２６を充填したが、永久磁石８を固定する低
透磁率材であれば他の材質のものでもよく、場合によっ
ては空隙のままとしてもよい。また第２実施例では、ロ
ータ本体３ａ内に設けた短絡防止手段２５を円形貫通孔
で構成したが、楕円形貫通孔などであってもよい。さら
に第３実施例の切欠きの形状は図示するものに限定され
ない。さらに第４実施例の永久磁石８の分割数は、上記
実施例においては５分割としたが、その数に限定され
ず、また奇数ばかりか偶数であってもよい。また、上記
各実施例においては４つの矩形状の永久磁石８を用いた
ロータを示したが、多極構成のものであってもかまわな
い。また、その短絡防止手段２５は貫通孔に限定するも
のではない。すなわち本発明は上記実施例に限定される
ものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能
であり、これらを本発明の範囲から排除するものではな
い。
５内に樹脂２６を充填したが、永久磁石８を固定する低
透磁率材であれば他の材質のものでもよく、場合によっ
ては空隙のままとしてもよい。また第２実施例では、ロ
ータ本体３ａ内に設けた短絡防止手段２５を円形貫通孔
で構成したが、楕円形貫通孔などであってもよい。さら
に第３実施例の切欠きの形状は図示するものに限定され
ない。さらに第４実施例の永久磁石８の分割数は、上記
実施例においては５分割としたが、その数に限定され
ず、また奇数ばかりか偶数であってもよい。また、上記
各実施例においては４つの矩形状の永久磁石８を用いた
ロータを示したが、多極構成のものであってもかまわな
い。また、その短絡防止手段２５は貫通孔に限定するも
のではない。すなわち本発明は上記実施例に限定される
ものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能
であり、これらを本発明の範囲から排除するものではな
い。
【００３３】
【発明の効果】本発明によれば、ロータ本体に埋設され
た矩形状の永久磁石の端部間の磁路短絡を防止し、リッ
プルの少ない円滑な回転が得られるロータおよびそれを
具備したモータを提供することができる。
た矩形状の永久磁石の端部間の磁路短絡を防止し、リッ
プルの少ない円滑な回転が得られるロータおよびそれを
具備したモータを提供することができる。
【図１】本発明の第１実施例を示す断面図。
【図２】そのオープンフラックス特性を示すグラフ。
【図３】本発明の第２実施例を示す断面図。
【図４】本発明の第３実施例を示す断面図。
【図５】本発明の第４実施例を示す断面図。
【図６】従来例を示す断面図。
【図７】そのオープンフラックス特性を示すグラフ。
３ ロータ
３ａ ロータ本体
３ｂ ロータ外周面
８ 永久磁石
９ 端部
２５ 短絡防止手段
３０ 永久磁石片
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 本田 幸夫
大阪府門真市大字門真1006番地 松下電
器産業株式会社内
(56)参考文献 特開 平５−236685（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−236688（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−103453（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−304737（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−79738（ＪＰ，Ａ)
実開 平７−11859（ＪＰ，Ｕ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H02K 1/00
H02K 21/00
H02K 29/00
Claims (5)
- 【請求項１】 高透磁率材からなるロータ本体の外周部
にロータ半径方向に直交して埋設された複数の永久磁石
を有するロータにおいて、矩形状の永久磁石のロータ外
周側長手方向外周辺両端部に接すると共に、前記ロータ
外周側長手方向外周辺に垂直な方向でかつロータ外周面
に近接する位置まで延びる磁気的空隙をロータ本体に設
けて、短絡磁路の形成を阻止する短絡防止手段を構成し
たロータの構造。 - 【請求項２】 高透磁率材からなるロータ本体の外周部
にロータ半径方向に直交して埋設された複数の永久磁石
を有するロータにおいて、矩形状の永久磁石のロータ外
周側長手方向外周辺両端部とロータ外周面との間で、か
つ前記ロータ外周側長手方向外周辺両端部に対し垂直な
方向に離れて位置する磁気的空隙をロータ本体に設けて
短絡磁路の形成を阻止する短絡防止手段を構成したロー
タの構造。 - 【請求項３】 高透磁率材からなるロータ本体の外周部
にロータ半径方向に直交して埋設された複数の永久磁石
を有するロータにおいて、矩形状の永久磁石のロータ外
周側長手方向外周辺両端部に対しその垂直方向に対応す
るロータ本体の外周面の対応箇所から、前記ロータ外周
側長手方向外周辺両端部に向け切込みを形成して、短絡
磁路の形成を阻止する短絡防止手段を構成したロータの
構造。 - 【請求項４】 矩形状の永久磁石を複数の永久磁石片を
相隣接させて構成し、中央の永久磁石片の磁極方向がロ
ータ半径方向に向けられ、各永久磁石片の磁極方向が、
中央の永久磁石片の磁極方向線上の１点にほぼ集束する
方向に向けられた請求項１、２または３記載のロータの
構造。 - 【請求項５】 請求項１〜４のいずれか１項に記載のロ
ータの構造を有するモータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05544995A JP3487667B2 (ja) | 1995-03-15 | 1995-03-15 | ロータの構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05544995A JP3487667B2 (ja) | 1995-03-15 | 1995-03-15 | ロータの構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08251846A JPH08251846A (ja) | 1996-09-27 |
| JP3487667B2 true JP3487667B2 (ja) | 2004-01-19 |
Family
ID=12998920
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05544995A Expired - Lifetime JP3487667B2 (ja) | 1995-03-15 | 1995-03-15 | ロータの構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3487667B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013175575A1 (ja) * | 2012-05-22 | 2013-11-28 | 三菱電機株式会社 | 永久磁石埋込型回転電機 |
| US9735632B2 (en) | 2012-04-10 | 2017-08-15 | Honda Motor Co., Ltd. | Rotating electric machine rotor |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3308828B2 (ja) | 1996-10-18 | 2002-07-29 | 株式会社日立製作所 | 永久磁石回転電機及びそれを用いた電動車両 |
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