JPS6148335B2 - - Google Patents

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JPS6148335B2
JPS6148335B2 JP52045650A JP4565077A JPS6148335B2 JP S6148335 B2 JPS6148335 B2 JP S6148335B2 JP 52045650 A JP52045650 A JP 52045650A JP 4565077 A JP4565077 A JP 4565077A JP S6148335 B2 JPS6148335 B2 JP S6148335B2
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JP
Japan
Prior art keywords
rotor
rotating shaft
rotor core
clamp
key
Prior art date
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Application number
JP52045650A
Other languages
Japanese (ja)
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JPS53131403A (en
Inventor
Morikazu Kurita
Shogo Suzuki
Satoshi Tsurumi
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPS53131403A publication Critical patent/JPS53131403A/en
Publication of JPS6148335B2 publication Critical patent/JPS6148335B2/ja
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  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は回転電機の回転子に係り、特に回転時
における回転運動を円滑なものにした回転電機の
回転子に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a rotor for a rotating electrical machine, and more particularly to a rotor for a rotating electrical machine that has smooth rotational motion during rotation.

先ず第1図に基づいて一般的な回転電機の構造
を説明する。
First, the structure of a general rotating electric machine will be explained based on FIG.

回転電機は主として回転子1と、この回転子1
の外周に所定間隙をもつて固定された固定子2と
により概略構成されている。回転子1はケーシン
グ3を貫通する回転軸4に回転子コア5が嵌装さ
れて構成され、この回転子コア5は円盤状の鉄
板、例えば0.5mmの厚さの硅素鋼板が軸方向に所
定厚積層されることによつて所定の寸法に形成さ
れる。更に、この回転子コア5は、その軸方向両
端部において環状のロータークランプ6により把
持されると共に、このロータークランプ6は、回
転軸4に固定されたキー7により抜け止めされて
いる。このキー7は、回転軸4に形成された溝に
はめ込まれて固定されている。更に詳しくは、第
2図に示すように、キー7は回転軸4の周方向に
適当な間隔をおいて均等に複数個配設されてい
る。
A rotating electric machine mainly consists of a rotor 1 and this rotor 1.
A stator 2 is fixed to the outer periphery of the stator 2 with a predetermined gap therebetween. The rotor 1 is constructed by fitting a rotor core 5 into a rotating shaft 4 that passes through a casing 3, and the rotor core 5 is made of a disc-shaped iron plate, for example, a silicon steel plate with a thickness of 0.5 mm, which is arranged in a predetermined direction in the axial direction. It is formed into a predetermined size by laminating thick layers. Further, the rotor core 5 is held by an annular rotor clamp 6 at both ends in the axial direction, and the rotor clamp 6 is prevented from coming off by a key 7 fixed to the rotating shaft 4. This key 7 is fitted into a groove formed in the rotating shaft 4 and fixed. More specifically, as shown in FIG. 2, a plurality of keys 7 are evenly arranged at appropriate intervals in the circumferential direction of the rotating shaft 4.

更に、回転子コア5の外周側には、軸方向にそ
れぞれ突出する回転子バー8が周方向に適宜数配
設され、かつ、回転軸4の端部近傍には通風フア
ン9が配設されている。また、回転軸4は軸受1
0により回転自在に支承されている。一方、前部
ケーシング3の周壁には前記回転子1を覆うよう
に固定子2の固定子コア12が配設され、この固
定子コア12には固定コイル11が巻装されてい
る。
Further, on the outer circumferential side of the rotor core 5, an appropriate number of rotor bars 8 that respectively protrude in the axial direction are disposed in the circumferential direction, and a ventilation fan 9 is disposed near the end of the rotating shaft 4. ing. In addition, the rotating shaft 4 has a bearing 1
It is rotatably supported by 0. On the other hand, a stator core 12 of the stator 2 is disposed on the peripheral wall of the front casing 3 so as to cover the rotor 1, and a fixed coil 11 is wound around the stator core 12.

しかしながら、このように構成される従来の回
転電機の回転子1においては、回転子1が回転運
動をする場合に、回転子1の不均衝によつて該回
転子1に振動が生じ、これによつて騒音の増大や
回転機能が阻害されるという不都合があつた。こ
の回転子1の振動は、第3図に示すように回転軸
4が径方向に湾曲することにより生ずるものであ
り、このような回転軸4の湾曲は、該回転軸4、
および回転子コア5の剛性、回転子コア5の積層
精度に起因するものと、回転時の回転軸4の熱伸
びに起因するもの等がある。
However, in the rotor 1 of the conventional rotating electric machine configured as described above, when the rotor 1 performs rotational motion, vibration occurs in the rotor 1 due to the imbalance of the rotor 1, and this causes vibrations. This has resulted in disadvantages such as increased noise and obstructed rotation function. This vibration of the rotor 1 is caused by the radial bending of the rotating shaft 4 as shown in FIG.
There are other causes, such as those caused by the rigidity of the rotor core 5 and the lamination accuracy of the rotor core 5, and those caused by thermal elongation of the rotating shaft 4 during rotation.

このため、従来においては前記回転子コア5の
積層精度を向上させようと回転子コア5の積層作
業を改善し、回転子1のシーズニング作業やバラ
ンスを多数配設して、回転軸4の曲りに基づく振
動に対処してきた。しかし、このような従来の対
処のし方では、時間を要し調整が困難である。ま
た、熱曲りに関しては、回転電機の冷却時と定格
運転時とでは前記回転子コア5のバランスが変
り、従つて、どちらかの状態における振動は犠性
にしなければならなかつた。
For this reason, in the past, in order to improve the lamination accuracy of the rotor core 5, the lamination work of the rotor core 5 was improved, and a lot of seasoning and balancing work was performed on the rotor 1, and the bending of the rotary shaft 4 was improved. We have been dealing with vibrations based on However, such conventional methods are time-consuming and difficult to adjust. Furthermore, regarding thermal bending, the balance of the rotor core 5 changes between when the rotating electric machine is cooled and when it is in rated operation, so vibrations in either state must be sacrificed.

更に、通常、回転子コア5は鋼板を1枚1枚打
ち抜き加工で打ち抜いたものを積層して形成する
ため、内周側に打ち抜きのかえりが生じてしま
い、このかえりを取り除かなければならないが、
上記した従来の構成ではかえりの除去作業が非常
に難しいものとなつていた。
Furthermore, since the rotor core 5 is usually formed by laminating steel plates punched out one by one, punching burrs occur on the inner circumferential side, and these burrs must be removed.
With the above-mentioned conventional configuration, the task of removing burrs has been extremely difficult.

本発明は上述の点に鑑み成されたもので、その
目的とするところは、回転軸の曲りを減少させて
低振動で常に円滑な回転運動を得ると共に、回転
子コアの内周側に生ずるかえりの除去作業が容易
に行える回転電機の回転子を提供するにある。
The present invention has been made in view of the above-mentioned points, and its purpose is to reduce the bending of the rotating shaft to always obtain smooth rotational motion with low vibration, and to reduce the bending of the rotor core. To provide a rotor for a rotating electrical machine whose burrs can be easily removed.

本発明は回転軸に嵌装される積層鉄板よりなる
回転子コアを軸方向両端より把持するローターク
ランプの、その回転子コアに接する側の内径に切
欠きを設け、かつ、回転軸の周方向に所定間隔を
もつて固定されて前記ロータークランプの抜け止
めをしている各キーを、その周方向中央部が前記
ロータークランプ、若しくは回転軸のいずれか一
方と当接すると共に、周方向両端部はキーの中央
部が当接してないロータークランプ、若しくは回
転軸と当接することにより、所期の目的を達成す
るように成したものである。すなわち、回転子1
の回転運動による振動を低減するには、該回転子
1のアンバランス力fを低減する必要がある。こ
こで第3図に示すように回転軸4の偏心量をl、
回転速度をωred/s、回転子重量をWとする
と、アンバランス力fは下記の(1)で示される。
The present invention provides a rotor clamp that grips a rotor core made of laminated iron plates fitted to a rotating shaft from both ends in the axial direction. Each key is fixed at a predetermined interval to prevent the rotor clamp from coming off, and its circumferential center portion is in contact with either the rotor clamp or the rotating shaft, and both circumferential ends thereof are in contact with either the rotor clamp or the rotating shaft. The desired purpose is achieved by bringing the central part of the key into contact with the rotor clamp or the rotating shaft, which is not in contact with the key. That is, rotor 1
In order to reduce the vibration caused by the rotational movement of the rotor 1, it is necessary to reduce the unbalanced force f of the rotor 1. Here, as shown in FIG. 3, the eccentricity of the rotating shaft 4 is l,
When the rotational speed is ωred/s and the rotor weight is W, the unbalanced force f is expressed by (1) below.

f=W/glω ……(1) この(1)式で回転速度ωは変化させることができ
ないため、従つて、結局は偏心量lを低減しなけ
ればならない。
f=W/glω 2 (1) Since the rotational speed ω cannot be changed in this equation (1), the eccentricity l must be reduced after all.

次に偏心量lが発生する原因を説明すると、先
ず回転子コア5の一枚の板厚は0.5mm程度で、 通常圧延機にて圧延されたものであるが、微視
的にはその厚みに微少な不同がある。この鋼板
を、例えば1000枚積み重ねると約500mmの厚みに
なり不同は全体として3mm程度となる。このよう
な不同を生じた回転子コア5を、ロータークラン
プ6で軸方向に圧縮して回転軸4に固定すると、
回転子コア5の反力は一様ではなく場所によつて
変化している。即ち、第3図に示すように、ロー
タークランプ6で軸方向に圧縮すると回転子コア
5には反力F1,F2が生じ、更に、この反力F1
F2より大であるため、回転軸4には曲げモーメ
ントMを生じ、ひいては回転軸4の偏心量lを生
じることになる(尚、この偏心量lは軸受10間に
支持された回転軸4の中心と、最大偏心位置にお
ける回転軸4の中心との差である)。また、回転
子コア5の反力F1とF2の差は前記鋼板が積層さ
れて生じる不同と、回転子コア5と回転軸4間の
温度差に比例する。従つて、偏心量lは、この回
転子コア5の不同と温度差にも影響されることに
もなる。回転軸4が剛性であると曲げモーメント
Mが生じても曲がることはないが、実際には回転
軸4は剛性ではなく弾性体であり曲がりを生じ
る。従つて、前記偏心量lを剛性との関係で表わ
せば以下の(2)式となる。
Next, to explain the cause of the eccentricity l, first, the thickness of one plate of the rotor core 5 is about 0.5 mm, and it is rolled in a normal rolling mill, but microscopically, the thickness There is a slight difference in the For example, if 1,000 of these steel plates are stacked, the thickness will be about 500 mm, and the overall difference will be about 3 mm. When the rotor core 5 with such discrepancies is compressed in the axial direction with the rotor clamp 6 and fixed to the rotating shaft 4,
The reaction force of the rotor core 5 is not uniform and varies depending on the location. That is, as shown in FIG. 3, when the rotor core 5 is compressed in the axial direction, reaction forces F 1 and F 2 are generated in the rotor core 5, and furthermore, this reaction force F 1 is
Since it is larger than F2 , a bending moment M is generated in the rotating shaft 4, which in turn causes an eccentricity l of the rotating shaft 4. and the center of the rotating shaft 4 at the maximum eccentric position). Further, the difference between the reaction forces F 1 and F 2 of the rotor core 5 is proportional to the difference caused by the lamination of the steel plates and the temperature difference between the rotor core 5 and the rotating shaft 4. Therefore, the eccentricity l is also affected by the unevenness of the rotor core 5 and the temperature difference. If the rotating shaft 4 is rigid, it will not bend even if the bending moment M is generated, but in reality the rotating shaft 4 is not rigid but is an elastic body and will bend. Therefore, if the eccentricity l is expressed in relation to the rigidity, the following equation (2) is obtained.

l∝δ・K・K/K ……(2) ここでδは回転子コア5の不同、KRはロータ
ークランプ6の剛性、KCは回転子コア5の剛
性、KSは回転軸4の剛性をそれぞれ示す。
l∝δ・K C・K R /K S ...(2) Here, δ is the disparity of the rotor core 5, K R is the rigidity of the rotor clamp 6, K C is the rigidity of the rotor core 5, and K S is The rigidity of the rotating shaft 4 is shown respectively.

この(2)式より、回転軸4の剛性KSをかえない
で偏心量lを低減させるには、ロータークランプ
6、および回転子コア5の剛性KR,Kcのいずれ
か、あるいは両方を低下させればよいことがわか
る。
From this equation (2), in order to reduce the eccentricity l without changing the rigidity K S of the rotating shaft 4, the rigidities K R and K c of the rotor clamp 6 and the rotor core 5, or both, must be changed. It turns out that it is better to lower it.

以下、図面の実施例に基づいて本発明を詳細に
説明する。尚、符号は従来と同一のものは同符号
を使用する。
Hereinafter, the present invention will be explained in detail based on embodiments shown in the drawings. Incidentally, the same reference numerals are used for the same parts as in the past.

第4図に本発明の一実施例を示す。その概略構
成は従来のものとほとんど同様のため、ここでの
説明は省略する。該図に示す如く、本実施例は、
回転子コア5を軸方向両側より把持するローター
クランプ6の回転子コア5に接する側の内径に切
欠き14を設けて軸方向に弾性をもたせると共
に、キー7を第5図、および第6図に示すよう
に、キー7の周方向中央部がロータークランプ
6、若しくは回転軸4のいずれか一方と当接する
と共に、周方向両端部はキー7の中央部が当接し
てないロータークランプ6、若しくは回転軸4と
当接させるようにして、軸方向に弾性をもたせた
ものである。
FIG. 4 shows an embodiment of the present invention. Since its schematic configuration is almost the same as the conventional one, the explanation here will be omitted. As shown in the figure, in this example,
A rotor clamp 6 that grips the rotor core 5 from both sides in the axial direction is provided with a notch 14 on the inner diameter of the side in contact with the rotor core 5 to provide elasticity in the axial direction, and the key 7 is attached as shown in FIGS. 5 and 6. As shown in , the circumferential center of the key 7 is in contact with either the rotor clamp 6 or the rotating shaft 4, and both circumferential ends are in contact with the rotor clamp 6 or the rotor clamp 6 with which the center of the key 7 is not in contact. It is made to be in contact with the rotating shaft 4 and has elasticity in the axial direction.

すなわちキー7は第5図に示すように周方向に
湾曲して形成され、両端部7Aがロータークラン
プ6に当接し、中央部7Bが回転軸4に形成され
た溝15の側壁に当接するようになつている。こ
れによつてキー7は軸線方向に弾性を有するよう
になる。一方、第6図に示すものは、キー7の両
端部7Aが折曲されて回転軸4に形成される溝1
5の側壁に当接し、キー7の中央部7Bに前記両
端部7Aの折曲方向と反対方向に突出する突起7
Cが形成され、この突起7Cが他方のローターク
ランプ6に当接するようにしたものである。従つ
て回転子コア5を圧縮した状態で挟持する際に受
ける回転子コア5の反力は、その内周側が最も大
きいため、このロータークランプ6の回転子コア
5と接する内周側に切欠き14を設けることによ
り、ロータークランプ6の変形量、すなわち弾性
は増大し、ロータークランプ6の剛性KRが低下
すると共に、キー7に軸線方向に弾性を持たせた
ので、回転子コア5の剛性KCも低下する。
That is, the key 7 is curved in the circumferential direction as shown in FIG. It's getting old. This makes the key 7 elastic in the axial direction. On the other hand, the one shown in FIG. 6 has a groove 1 formed in the rotating shaft 4 by bending both ends 7A of the key 7.
5, and protrudes from the central portion 7B of the key 7 in a direction opposite to the bending direction of the both end portions 7A.
C is formed, and this protrusion 7C comes into contact with the other rotor clamp 6. Therefore, since the reaction force of the rotor core 5 received when the rotor core 5 is held in a compressed state is greatest on the inner circumference side, a notch is provided on the inner circumference side of the rotor clamp 6 in contact with the rotor core 5. By providing the key 7, the amount of deformation, that is, the elasticity, of the rotor clamp 6 increases, and the rigidity K R of the rotor clamp 6 decreases.Since the key 7 has elasticity in the axial direction, the rigidity of the rotor core 5 increases. K C also decreases.

従つて、本実施例によれば、ロータークランプ
6の剛性KRと回転子コア5の剛性KCの両方を低
減させることができるため、大幅に回転軸4の曲
がりが防止されるため軸振動が低減し、回転電機
の冷却時と定格運転時とで軸振動が殆ど変化しな
いという効果がある。また、回転子コア5は鋼板
を1枚1枚打ち抜き加工で抜ち抜いたものを積層
するために、その内周側に打ち抜きのかえりが生
じ、このかえりを取り除く作業が必要であること
は上述したが、本実施例のように、ロータークラ
ンプ6の内周側の回転子コア5に面する側に切欠
き14を設ければ、該切欠き14がかえりの逃げ
となり、かえりの除去作業が不要となり作業の改
善が図れる。
Therefore, according to this embodiment, both the rigidity K R of the rotor clamp 6 and the rigidity K C of the rotor core 5 can be reduced, so bending of the rotating shaft 4 is largely prevented, thereby reducing shaft vibration. This has the effect that the shaft vibration hardly changes between when the rotating electric machine is cooled and when it is in rated operation. In addition, since the rotor core 5 is made by stacking steel plates punched one by one, punching burrs occur on the inner circumferential side, and as mentioned above, it is necessary to remove these burrs. However, as in this embodiment, if the notch 14 is provided on the inner peripheral side of the rotor clamp 6 facing the rotor core 5, the notch 14 becomes a relief for the burr, and the burr removal work becomes easier. It is no longer necessary and work can be improved.

更に、回転子4に回転子コア5を嵌装する際に
予期せぬごみや切粉等が混入する場合があるが、
この場合には前記切欠き14が逃げとなつて回転
子コア5、ひいては回転電機の品質の向上に寄与
する効果もある。
Furthermore, when fitting the rotor core 5 to the rotor 4, unexpected dust, chips, etc. may get mixed in.
In this case, the cutout 14 serves as a relief and has the effect of contributing to improving the quality of the rotor core 5 and, by extension, the rotating electric machine.

次に本発明者による実験結果を示す。 Next, experimental results by the inventor will be shown.

第7図には回転軸4の回転数と軸振動との関係
を、従来の場合と本実施例の場合とを比較して示
している。ここで横軸は回転軸4の回転数を示
し、縦軸は回転軸4の軸振動を示している。この
第7図に示すものは、回転電機が定格負荷運転さ
れた時における場合であり、符号Aで示す従来の
ものは、回転数が3600rpmにおいて軸振動が200
μであり、軸受や固定子に与える振動の影響が大
きく、かつ、軸受の潤滑不良を生じる。これに対
して、符号Bで示す本実施例では回転数3600rpm
において、軸振動は100μ程度であり、騒音レベ
ルが大幅に低下することがわかる。
FIG. 7 shows the relationship between the rotational speed of the rotary shaft 4 and shaft vibration, comparing the conventional case and the case of this embodiment. Here, the horizontal axis indicates the rotational speed of the rotating shaft 4, and the vertical axis indicates the axial vibration of the rotating shaft 4. The case shown in Fig. 7 is when the rotating electric machine is operated at the rated load, and the conventional machine indicated by symbol A has shaft vibration of 200 rpm at a rotation speed of 3600 rpm.
μ, the effect of vibration on the bearing and stator is large, and poor lubrication of the bearing occurs. On the other hand, in this embodiment shown by symbol B, the rotation speed is 3600 rpm.
It can be seen that the shaft vibration is about 100μ, and the noise level is significantly reduced.

以上説明した本発明の回転電機の回転子によれ
ば、回転軸に嵌装される積層鉄板よりなる回転子
コアを軸方向両端より把持するロータークランプ
の、その回転子コアに接する側の内径に切欠きを
設け、かつ、回転軸の周方向に所定間隔をもつて
固定されて前記ロータークランプの抜け止めをし
ている各キーを、その周方向中央部が前記ロータ
ークランプ、若しくは回転軸のいずれか一方と当
接すると共に、周方向両端部はキーの中央部が当
接してないロータークランプ、若しくは回転軸と
当接させたものであるから、ロータークランプと
各キーの軸方向に弾性を有するため、回転軸の曲
がりを防止され軸振動が減少し、常に円滑な運転
が得られると共に、上記切欠きがあるため回転子
コアの内周側に生じるかえりの除去作業が容易に
行え、此種回転電機の回転子に採用する場合には
非常に有効である。
According to the rotor of the rotating electrical machine of the present invention described above, the inner diameter of the rotor clamp on the side in contact with the rotor core, which grips the rotor core made of laminated iron plates fitted to the rotating shaft from both ends in the axial direction. Each key is provided with a notch and is fixed at a predetermined interval in the circumferential direction of the rotating shaft to prevent the rotor clamp from coming off. At the same time, both ends in the circumferential direction have elasticity in the axial direction of the rotor clamp and each key because the central part of the key is not in contact with the rotor clamp or the rotating shaft. , the bending of the rotating shaft is prevented, shaft vibration is reduced, and smooth operation is always obtained.The above-mentioned notch also makes it easy to remove burrs that occur on the inner circumference of the rotor core. It is very effective when used in rotors of electric machines.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は従来の回転電機を一部断面して示す正
面図、第2図は第1図の―線に沿う断面図、
第3図は従来における回転軸の曲がり状態を示す
説明図、第4図は本発明に係る回転電機の回転子
の一実施例を示す要部断面図、第5図、および第
6図は本実施例に採用されるキーの近傍を示す断
面図、第7図は軸回転数と軸振動との関係を従来
と本実施例とを比較して示す説明図である。 1……回転子、2……固定子、4……回転軸、
5……回転子コア、6……ロータークランプ、7
……キー、14……切欠き。
Fig. 1 is a partially sectional front view of a conventional rotating electric machine, Fig. 2 is a sectional view taken along line - in Fig. 1,
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a bent state of a rotary shaft in the conventional art, FIG. 4 is a sectional view of a main part showing an embodiment of a rotor of a rotating electrical machine according to the present invention, and FIGS. FIG. 7 is a cross-sectional view showing the vicinity of the key employed in the embodiment, and is an explanatory diagram showing the relationship between the shaft rotation speed and shaft vibration by comparing the conventional method and the present embodiment. 1...rotor, 2...stator, 4...rotating shaft,
5...Rotor core, 6...Rotor clamp, 7
...Key, 14...Notch.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 回転軸に積層鋼板よりなる回転子コアが嵌装
され、該回転子コアはロータークランプにより軸
方向両端面より把持されるとともに、該ローター
クランプは前記回転軸の周方向に所定間隔をもつ
て固定された複数のキーにより抜け止めされて成
る回転電機の回転子において、前記ロータークラ
ンプの回転子コアに接する側の内径に切欠きを設
け、かつ、前記キーは、その周方向中央部が前記
ロータークランプ、若しくは回転軸のいずれか一
方と当接すると共に、周方向両端部はキーの中央
部が当接してないロータークランプ、若しくは回
転軸と当接していることを特徴とする回転電機の
回転子。
1 A rotor core made of a laminated steel plate is fitted to the rotating shaft, and the rotor core is held from both axial end faces by rotor clamps, and the rotor clamps are arranged at predetermined intervals in the circumferential direction of the rotating shaft. In a rotor of a rotating electrical machine that is prevented from coming off by a plurality of fixed keys, a notch is provided in the inner diameter of the rotor clamp on the side that contacts the rotor core, and the key has a circumferential center portion that is A rotor of a rotating electric machine, characterized in that the rotor clamp or the rotating shaft is in contact with either one of the rotor clamp or the rotating shaft, and both ends in the circumferential direction are in contact with the rotor clamp or the rotating shaft, with the central part of the key not in contact. .
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2485658C2 (en) * 2011-06-08 2013-06-20 Научно-производственное объединение "ЭЛСИБ" Открытое акционерное общество Rotor (armature) of electrical machine (versions)

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RU2485658C2 (en) * 2011-06-08 2013-06-20 Научно-производственное объединение "ЭЛСИБ" Открытое акционерное общество Rotor (armature) of electrical machine (versions)

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