JPH0828997B2 - Drive - Google Patents
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- JPH0828997B2 JPH0828997B2 JP3084318A JP8431891A JPH0828997B2 JP H0828997 B2 JPH0828997 B2 JP H0828997B2 JP 3084318 A JP3084318 A JP 3084318A JP 8431891 A JP8431891 A JP 8431891A JP H0828997 B2 JPH0828997 B2 JP H0828997B2
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- Control Of Electric Motors In General (AREA)
- Control Of Stepping Motors (AREA)
- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は駆動装置に関し、詳しく
はコイルを有し該コイルに通電されて駆動力を発生する
駆動機と、前記通電を行なって前記駆動機を駆動する駆
動回路からなる駆動装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a driving device, and more particularly, it comprises a driving machine having a coil for energizing the coil to generate a driving force, and a driving circuit for energizing and driving the driving machine. The present invention relates to a drive device.
【0002】[0002]
【従来の技術】この種の駆動装置、例えばステッピング
モータを駆動機とする駆動装置では、特に駆動回路のパ
ワートランジスタなどの駆動素子(以下、パワー素子と
いう)など装置の発熱部を冷却する方式として従来2つ
の方式が採用されている。2. Description of the Related Art In a driving device of this type, for example, a driving device using a stepping motor as a driving device, a method for cooling a heat generating portion of the device such as a driving element such as a power transistor of a driving circuit (hereinafter referred to as a power element) Conventionally, two methods have been adopted.
【0003】第1の方式は、上記のパワー素子などに対
して発熱量に相応した大型の放熱部材、いわゆるヒート
シンクを取り付け、空気の対流を利用して冷却する自然
冷却方式である。The first method is a natural cooling method in which a large heat radiating member corresponding to the amount of heat generated, a so-called heat sink, is attached to the power element and the like, and cooling is performed by utilizing convection of air.
【0004】また第2の方式は、上記のパワー素子のヒ
ートシンクを小型とし、別に冷却用のファン、即ちモー
タによる扇風機を設け、このファンによりヒートシンク
を介し発熱素子を強制的に空冷し、ヒートシンクの冷却
効率を向上させる強制空冷方式である。In the second method, the heat sink of the power element is miniaturized, a cooling fan, that is, a fan by a motor is separately provided, and the fan is forcibly air-cooled through the heat sink to cool the heat sink. It is a forced air cooling system that improves cooling efficiency.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】ところが上記の2つの
冷却方式では次のような欠点があった。まず、自然冷却
方式の場合、冷却効果は一般にヒートシンクの放熱面積
とその取り付け方向(空気の対流から決定される向き)
によりほぼ決まり、モータの駆動回路においてはパワー
素子による発熱が著しいため大型のヒートシンクが必要
となる。しかし、ヒートシンク(一般にアルミ材からな
る)の大型化はコストアップ、装置の大型化、及び取り
付け方法(方向等)の制限等の問題が生じる。However, the above two cooling methods have the following drawbacks. First, in the case of natural cooling, the cooling effect is generally the heat dissipation area of the heat sink and its mounting direction (direction determined by air convection).
The heat generation by the power element is significant in the motor drive circuit, and a large heat sink is required. However, increasing the size of the heat sink (generally made of an aluminum material) causes problems such as an increase in cost, an increase in the size of the device, and restrictions on the mounting method (direction, etc.).
【0006】一方、強制空冷方式の場合、空気の流れを
強制的に形成するため、装置の取り付け方向等には自由
度が得られる。しかしながら、冷却ファンを駆動するた
めの電源回路を必要とするため、以下のような欠点が有
る。On the other hand, in the case of the forced air cooling method, the flow of air is forcibly formed, so that the degree of freedom in the mounting direction of the device can be obtained. However, since it requires a power supply circuit for driving the cooling fan, it has the following drawbacks.
【0007】・ヒートシンクの小型化によりせっかく得
たスペースをファンの電源回路が使用することになり、
装置の小型化ができない。The space obtained by miniaturizing the heat sink will be used by the power circuit of the fan,
Cannot downsize the device.
【0008】・ファンの電源回路そのものが新たな発熱
源となってしまう。The power supply circuit of the fan itself becomes a new heat source.
【0009】・モータが駆動されておらず、モータ駆動
回路の発熱がない、もしくは少ない場合でもファンの駆
動による強制冷却を続けるので、消費電力の無駄が発生
するとともに、ファンの寿命も短くなってしまう。Since the forced cooling is continued by driving the fan even when the motor is not driven and the motor driving circuit does not generate heat or has a small amount of heat, power consumption is wasted and the life of the fan is shortened. I will end up.
【0010】・冷却ファンによるコストアップがヒート
シンクの小型化によるコストダウンにより相殺できたと
しても、電源回路によるコストアップが発生してしま
う。Even if the cost increase due to the cooling fan can be offset by the cost reduction due to the miniaturization of the heat sink, the cost increase due to the power supply circuit will occur.
【0011】そこで本発明の課題は、この種の駆動装置
において、上記のような従来の欠点を解消し、装置の冷
却を効率良く行なえ、省電力を図れ、更に装置の小型化
およびコストダウンが図れる構成を提供することにあ
る。Therefore, an object of the present invention is to eliminate the above-mentioned conventional drawbacks in the drive device of this type, to efficiently cool the device, to save power, and to further reduce the size and cost of the device. To provide a configuration that can be achieved.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明によれば、上述した種類の駆動装置で、発熱
部を冷却するためのファンなど電動の冷却手段を有する
駆動装置において、駆動機の駆動時でコイルの通電を遮
断ないし切り換えた時に該コイルに発生する逆起電力に
より前記冷却手段を駆動する回路を設けた構成を採用し
た。In order to solve the above-mentioned problems, according to the present invention, in a drive device of the type described above, which has an electric cooling means such as a fan for cooling a heat generating portion, A configuration is provided in which a circuit for driving the cooling means is provided by the counter electromotive force generated in the coil when the coil is de-energized or switched when the driving machine is driven.
【0013】[0013]
【作用】このような構成によれば、駆動機の駆動時に駆
動機のコイルの通電を遮断ないし切り換えた時に駆動機
のコイルに発生する逆起電力により冷却手段を駆動で
き、装置の発熱部の冷却を行なうことができる。According to this structure, the cooling means can be driven by the back electromotive force generated in the coil of the driving machine when the energization of the coil of the driving machine is cut off or switched when the driving machine is driven. Cooling can be performed.
【0014】[0014]
【実施例】以下、図を参照して本発明の実施例を説明す
る。ここではステッピングモータを駆動機とするモータ
駆動装置を例示する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Here, a motor drive device using a stepping motor as a drive machine is illustrated.
【0015】図1は実施例のモータ駆動装置の全体の回
路構成を示している。図1において符号1は駆動機のス
テッピングモータであり、いわゆるペンタゴン接続され
た5つのコイルL1〜L5を有する5相のモータとす
る。符号2はモータ1を駆動するための電力を供給する
電源回路である。FIG. 1 shows the overall circuit configuration of the motor drive device of the embodiment. In FIG. 1, reference numeral 1 is a stepping motor of a driving machine, which is a 5-phase motor having five coils L1 to L5 connected in a so-called pentagon. Reference numeral 2 is a power supply circuit that supplies electric power for driving the motor 1.
【0016】また符号T1〜T10はモータ1を駆動す
るためのパワートランジスタであり、それぞれに不図示
の小型のヒートシンクが取り付けられているものとす
る。電源回路2からトランジスタT1〜T10を介して
モータ1の各コイルL1〜L5に駆動電圧が印加され、
トランジスタT1〜T10がICからなるトランジスタ
駆動回路3の制御によって選択的にオン、オフされるこ
とにより、コイルL1〜L5の通電が切り換えられ、い
わゆる励磁相が切り換えられて、モータ1が駆動され
る。Reference numerals T1 to T10 are power transistors for driving the motor 1, and a small heat sink (not shown) is attached to each of them. A drive voltage is applied from the power supply circuit 2 to the coils L1 to L5 of the motor 1 through the transistors T1 to T10,
The transistors T1 to T10 are selectively turned on and off by the control of the transistor drive circuit 3 including an IC, whereby the energization of the coils L1 to L5 is switched, the so-called excitation phase is switched, and the motor 1 is driven. .
【0017】トランジスタT1〜T10のそれぞれのコ
レクタ、エミッタ間にはダイオードD1〜D10が接続
されている。また電源回路2とトランジスタT1、T
3、T5、T7、T9のそれぞれとの間の電源ラインに
もダイオードD11〜D15が挿入されている。Diodes D1 to D10 are connected between the collectors and emitters of the transistors T1 to T10, respectively. Further, the power supply circuit 2 and the transistors T1 and T
Diodes D11 to D15 are also inserted in the power supply lines between each of T3, T5, T7, and T9.
【0018】一方、符号4は冷却用のファンであり、特
にトランジスタT1〜T10および電源回路2などの装
置の発熱部を冷却するものである。このファン4のモー
タを駆動するためにトランジスタT11、ツェナーダイ
オードZD、及びダイオードD21〜D25からなるフ
ァン駆動回路5が設けられている。この回路5は、この
種の駆動装置の回路においてモータのコイルの励磁相切
り換え時にコイルに発生する逆起電力からパワートラン
ジスタなどの素子を保護し、電気的ダンパーとしての役
割をなすFBC(フライバックコントロール)回路を転
用したものである。On the other hand, reference numeral 4 is a cooling fan, which cools the heat generating portions of the devices such as the transistors T1 to T10 and the power supply circuit 2 in particular. A fan drive circuit 5 including a transistor T11, a Zener diode ZD, and diodes D21 to D25 is provided to drive the motor of the fan 4. This circuit 5 protects elements such as power transistors from the back electromotive force generated in the coil of the motor drive circuit when switching the excitation phase of the motor coil, and acts as an electrical damper in an FBC (flyback) circuit. Control) is a diversion of the circuit.
【0019】ダイオードD21〜D25のそれぞれのア
ノード側はダイオードD11〜D15のそれぞれのカソ
ード側に接続され、ダイオードD21〜D25のカソー
ドはトランジスタT11のコレクタに接続されている。
トランジスタT11のコレクタ、ベース間にツェナーダ
イオードZDが接続されている。そしてトランジスタT
11のコレクタ、エミッタがファン4の電源ラインの両
端の接続端子に接続されている。The respective anode sides of the diodes D21 to D25 are connected to the respective cathode sides of the diodes D11 to D15, and the cathodes of the diodes D21 to D25 are connected to the collector of the transistor T11.
A Zener diode ZD is connected between the collector and the base of the transistor T11. And the transistor T
The collector and emitter of 11 are connected to the connection terminals at both ends of the power supply line of the fan 4.
【0020】なお本実施例の装置の物的な構成は図2の
ようになる。モータ1と別体にコントロールボックス6
が設けられ、同ボックス6内に設けられた回路基板7上
に図1に示したトランジスタT1〜T10以下からなる
モータ駆動回路8が設けられ、その中にファン駆動回路
5が設けられる。電源回路2は回路基板7と別にボック
ス6内に設けられる。冷却用のファン4はボックス6の
側壁に設けられる。The physical constitution of the apparatus of this embodiment is as shown in FIG. Control box 6 separate from motor 1
The motor drive circuit 8 including the transistors T1 to T10 shown in FIG. 1 is provided on the circuit board 7 provided in the box 6, and the fan drive circuit 5 is provided therein. The power supply circuit 2 is provided in the box 6 separately from the circuit board 7. The cooling fan 4 is provided on the side wall of the box 6.
【0021】次に上記構成による動作を説明する。図1
の構成において、トランジスタ駆動回路3によってトラ
ンジスタT1〜T10が選択的にオン、オフされ、電源
回路2の出力電流がコイルL1〜L5に順次切り換えて
印加され、通電されることによりモータ1が回転駆動さ
れる。トランジスタT1〜T10はそれぞれコイルL1
〜L5に対応して符号1φ〜5φで示すように5組のペ
アになっており、ペアのトランジスタどうしは対応した
コイルの通電時と通電遮断時で逆にオン、オフされる。Next, the operation of the above configuration will be described. FIG.
In the configuration described above, the transistors T1 to T10 are selectively turned on and off by the transistor drive circuit 3, and the output current of the power supply circuit 2 is sequentially switched and applied to the coils L1 to L5, and the motor 1 is rotationally driven by being energized. To be done. Transistors T1 to T10 are coils L1
Corresponding to .about.L5, there are 5 pairs as indicated by symbols 1φ to 5φ, and the transistors in the pair are turned on / off in reverse when the corresponding coils are energized and deenergized.
【0022】ここでコイルL1について考えると、通電
時にはトランジスタT1がオフ、トランジスタT2がオ
ンされ、コイルL1に電源回路2からの電流が矢印方向
に印加される。励磁相の切り換え時には逆にトランジス
タT1がオン、トランジスタT2がオフされ、電源電流
の通電が遮断される。この時、コイルL1のインダクタ
ンスによる逆起電力により通電時と同じ向きの電流I1
が発生し、ダイオードD1、D21を介し電流Izとな
ってファン駆動回路5に流れ込む。Considering the coil L1, the transistor T1 is turned off and the transistor T2 is turned on when energized, and the current from the power supply circuit 2 is applied to the coil L1 in the arrow direction. Conversely, when switching the excitation phase, the transistor T1 is turned on and the transistor T2 is turned off, so that the power supply current is cut off. At this time, the counter electromotive force due to the inductance of the coil L1 causes the current I1 in the same direction as that during energization.
Occurs and becomes a current Iz through the diodes D1 and D21 and flows into the fan drive circuit 5.
【0023】この時、ファン4のモータに印加される電
圧V1、即ちトランジスタT11のコレクタ、エミッタ
間の電圧が、ツェナーダイオードZDのツェナー電圧V
zにトランジスタT11のベース、エミッタ間の電圧VB
Eを加えた高さより高くなろうとすると、トランジスタ
T11がオンして電流I3が流れるので、 V1≦VBE+Vz となり、ほぼ定電圧に制御され、ファン4に対し電圧V
1に応じた電流I2が流れる。At this time, the voltage V1 applied to the motor of the fan 4, that is, the voltage between the collector and the emitter of the transistor T11 is the Zener voltage V of the Zener diode ZD.
z is the voltage VB between the base and emitter of the transistor T11
If the height is higher than the value obtained by adding E, the transistor T11 is turned on and the current I3 flows, so that V1≤VBE + Vz, and the voltage is controlled to a substantially constant voltage and the voltage V is applied to the fan 4.
A current I2 corresponding to 1 flows.
【0024】ここでモータ1は5相のモータで4相励磁
で駆動するため、電気角360゜に対しコイルL1〜L
5より上記逆起電力がそれぞれ1回、計5回発生し、こ
の逆起電力によりファン4に印加される電圧V1及び電
流I2は、例えばモータ1が1kppsでの連続駆動時
において図3に示すように73〜80%のデューティー
比のパルス電圧、電流として印加されることになる。電
圧V1は例えば約18Vに設定される。モータ1の回転
速度に応じたステップレートが高くなるほど上記デュー
ティー比も高くなる。すなわちファン4はモータ1の回
転速度に応じてPWM(パルス幅変調)方式で給電され
て回転駆動され、送風により装置の発熱部の冷却を行な
うことができる。Since the motor 1 is a five-phase motor and is driven by four-phase excitation, the coils L1 to L have an electrical angle of 360 °.
5, the counter electromotive force is generated once, respectively, a total of 5 times, and the voltage V1 and the current I2 applied to the fan 4 by the counter electromotive force are shown in FIG. 3 when the motor 1 is continuously driven at 1 kpps, for example. As described above, the pulse voltage and the current having the duty ratio of 73 to 80% are applied. The voltage V1 is set to about 18V, for example. The higher the step rate corresponding to the rotation speed of the motor 1, the higher the duty ratio. That is, the fan 4 is driven by the PWM (pulse width modulation) method in accordance with the rotation speed of the motor 1 to be rotationally driven, and the heat generating portion of the device can be cooled by blowing air.
【0025】以上のような本実施例によれば、従来の強
制空冷方式に比べてファンを用いる点では同じだが、上
述のようにモータ1の駆動時で励磁相の切り換えにより
コイルL1〜L5に発生する逆起電力によりファン4を
駆動するので、ファン4専用の電源回路が不要である。
しかもファン駆動回路5は先述のようにFBC回路を転
用したものであり、ファン駆動回路5のために特にコス
トがかかる訳ではなく、全体としてコストダウンが図れ
る。According to the present embodiment as described above, the fan is used in comparison with the conventional forced air cooling system, but as described above, the coils L1 to L5 are switched to the coils L1 to L5 by switching the excitation phase when the motor 1 is driven. Since the fan 4 is driven by the generated back electromotive force, the power supply circuit dedicated to the fan 4 is unnecessary.
In addition, the fan drive circuit 5 is a diversion of the FBC circuit as described above, so that the fan drive circuit 5 is not particularly expensive, and the cost can be reduced as a whole.
【0026】また、先述のようにファン駆動回路5に流
れ込んだ電流IzはPWM方式で制御されて一部(I2)
はファン4により消費され、残り(I3)は(FBC回
路の本来の役割通り)トランジスタT11で消費され
る。PWM制御によれば、逆起電力の電圧のデューティ
ー比が高い時、つまりモータ1が高速で駆動されトラン
ジスタT1〜T10などの発熱が著しい時にファン4の
駆動電圧、電流のパルス幅が大きくパルス間隔が狭くな
り、ファン4は高速回転し高い冷却能力を発揮する。反
対に逆起電力の電圧のデューティー比が低い時、つまり
モータ4が低速で駆動され発熱が少ない時はファン4は
低速回転し、少ない発熱に見合った冷却能力となる。更
にモータ1が停止すると上記逆起電力が発生せず上記デ
ューティー比が0となってファン4も停止する。即ち発
熱が止まるとファン4も停止する。Further, as described above, the current Iz flowing into the fan drive circuit 5 is controlled by the PWM method to partially (I2).
Is consumed by the fan 4, and the rest (I3) is consumed by the transistor T11 (as originally intended by the FBC circuit). According to the PWM control, when the duty ratio of the voltage of the counter electromotive force is high, that is, when the motor 1 is driven at high speed and the heat generation of the transistors T1 to T10 is remarkable, the pulse width of the drive voltage and the current of the fan 4 is large and the pulse interval is large. Becomes smaller, the fan 4 rotates at a high speed and exhibits a high cooling capacity. On the contrary, when the duty ratio of the voltage of the back electromotive force is low, that is, when the motor 4 is driven at a low speed and the heat generation is small, the fan 4 rotates at a low speed, and the cooling capacity corresponds to the small heat generation. When the motor 1 further stops, the counter electromotive force is not generated and the duty ratio becomes 0, and the fan 4 also stops. That is, when the heat generation stops, the fan 4 also stops.
【0027】このようにファン4がセンサなどを用いず
に自動的にPWM制御方式でモータ1の駆動に対応して
駆動され、無駄なく効率良く効果的に冷却を行なえ、消
費電力の無駄がない。ファン4の寿命も長くなる。As described above, the fan 4 is automatically driven by the PWM control system in response to the driving of the motor 1 without using a sensor or the like, and efficient and effective cooling can be performed without waste, and there is no waste of power consumption. . The life of the fan 4 is also extended.
【0028】また従来ではFBC回路においてモータの
逆起電力を抵抗、トランジスタなどでいたずらに消費し
ていたのに対し、本実施例ではその逆起電力を冷却に使
用するので、この点でも消費電力の無駄を省ける。Further, in the prior art, the counter electromotive force of the motor was unnecessarily consumed by the resistors and the transistors in the FBC circuit, whereas this counter electromotive force is used for cooling in the present embodiment. To reduce the waste of.
【0029】更に本実施例では強制空冷方式なのでパワ
ートランジスタなどのヒートシンクを小型にできるとと
もに、ファン4の専用の電源がなく、その電源のための
スペースも不要なので装置全体の小型化が図れる。Furthermore, in this embodiment, since the forced air cooling system is used, the heat sink such as the power transistor can be downsized, and since there is no dedicated power source for the fan 4 and no space for the power source is required, the overall size of the device can be reduced.
【0030】なお以上のように、コイルの逆起電力によ
り冷却用ファンを駆動する構成は、モータの駆動装置に
限らず、例えばプリンタの活字を打撃する印字ハンマな
どとして用いられ、高速で間欠的に駆動されるソレノイ
ドの駆動装置などにも適用できる。As described above, the structure in which the cooling fan is driven by the counter electromotive force of the coil is not limited to the drive device of the motor, but is used as, for example, a printing hammer that hits the characters of a printer, and is intermittent at high speed. It can also be applied to a solenoid drive device driven by the.
【0031】[0031]
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、コイルを有し該コイルに通電されて駆動力を
発生する駆動機と、前記通電を行なって前記駆動機を駆
動する駆動回路からなる駆動装置であって、更に該装置
の発熱部を冷却するための電動の冷却手段を有する駆動
装置において、前記駆動機の駆動時でコイルの通電を遮
断ないし切り換えた時に該コイルに発生する逆起電力に
より前記冷却手段を駆動する回路を設けた構成を採用し
たので、前記冷却手段専用の電源が不要であり、冷却手
段による冷却を無駄なく、効率良く、効果的に行なえ、
省電力化および冷却手段の長寿命化が図れ、さらに装置
の小型化およびコストダウンなどが図れるという優れた
効果が得られる。As is apparent from the above description, according to the present invention, a driving machine having a coil and energizing the coil to generate a driving force, and the energization to drive the driving machine. A drive device comprising a drive circuit, further comprising an electric cooling means for cooling a heat generating portion of the device, wherein the coil is energized when the energization of the coil is cut off or switched when the drive machine is driven. Since a configuration in which a circuit for driving the cooling means is provided by the generated back electromotive force is adopted, a power source dedicated to the cooling means is unnecessary, cooling by the cooling means is not wasted, and can be performed efficiently and effectively,
It is possible to obtain an excellent effect that the power saving and the life of the cooling means can be extended, and further the device can be downsized and the cost can be reduced.
【図1】本発明の実施例によるモータ駆動装置の回路の
構成を示す回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram showing a circuit configuration of a motor drive device according to an embodiment of the present invention.
【図2】同装置の物的な構成を示す透視斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing a physical configuration of the device.
【図3】同装置のファン駆動回路5によるファン4の駆
動電圧、電流の波形を示す波形図である。FIG. 3 is a waveform diagram showing waveforms of a drive voltage and a current of a fan 4 by a fan drive circuit 5 of the same device.
【符号の説明】 1 ステッピングモータ 2 電源回路 3 トランジスタ駆動回路 4 冷却用のファン 5 ファン駆動回路 6 コントロールボックス 7 回路基板 8 モータ駆動回路 D1〜D15、D21〜D25 ダイオード L1〜L5 コイル T1〜T11 トランジスタ ZD ツェナーダイオード[Explanation of reference numerals] 1 stepping motor 2 power supply circuit 3 transistor drive circuit 4 cooling fan 5 fan drive circuit 6 control box 7 circuit board 8 motor drive circuits D1 to D15, D21 to D25 diodes L1 to L5 coils T1 to T11 transistors ZD Zener diode
Claims (1)
力を発生する駆動機と、前記通電を行なって前記駆動機
を駆動する駆動回路からなる駆動装置であって、更に該
装置の発熱部を冷却するための電動の冷却手段を有する
駆動装置において、前記駆動機の駆動時でコイルの通電
を遮断ないし切り換えた時に該コイルに発生する逆起電
力により前記冷却手段を駆動する回路を設けたことを特
徴とする駆動装置。1. A drive device comprising a drive machine having a coil for energizing the coil to generate a driving force, and a drive circuit for energizing the drive machine to drive the drive machine, further comprising heat generation of the device. In a drive device having an electric cooling means for cooling a part, a circuit is provided for driving the cooling means by a back electromotive force generated in the coil when the energization of the coil is cut off or switched when the driving machine is driven. A drive device characterized by the above.
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CN110611998A (en) * | 2019-09-09 | 2019-12-24 | 国网山东省电力公司金乡县供电公司 | High-power motor controller of new energy electric automobile and new energy electric automobile |
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1991
- 1991-04-17 JP JP3084318A patent/JPH0828997B2/en not_active Expired - Lifetime
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