KR100319005B1 - 전자적으로정류된전동기 - Google Patents

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KR100319005B1
KR100319005B1 KR1019940023300A KR19940023300A KR100319005B1 KR 100319005 B1 KR100319005 B1 KR 100319005B1 KR 1019940023300 A KR1019940023300 A KR 1019940023300A KR 19940023300 A KR19940023300 A KR 19940023300A KR 100319005 B1 KR100319005 B1 KR 100319005B1
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헤르만누쎄르
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클라우스 포스, 게오르그 뮐러
로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

내연기관의 연료 반송 장치의 반송 펌프(3)를 구동하기 위한 전자적으로 정류된 전동기에 있어서, 회전자 (11)의 지지체(27)를 둘러싸고 있는 원형 링을 영구자석 전체로 형성하고, 상기 원형 링은 주로 4 개의 자석 세그먼트 (29)를 가지고, 상기 자석 세그먼트(29)는 회전자(11)를 축방향으로 제한하고 또한 회전자축(13)에 안내되어 있는 2 개의 지지부재에 의해서, 지지체(27)의 반경 방향의 외주면에 접촉된 상테로 유지되어 있고, 이때문에 지지부재는 각각 자석 세그먼트(29)의 수에 일치하고 또한 자석 세그먼트를 그의 외주면에 대하여 거의 평행하게 둘러싸는 복수의 핑거(45)를 가지고 있고, 상기 핑거(45)로 유지부재가 자석 세그먼트 (29)와 잘라낸 부분에 돌입하고 있다.
본 발명의 전동기는 회전자축에 배치된 유지부재의 사용에 의해서 용이하고 간단한 자동화 가능한 형식으로 회전자를 제조할 수 있도록 되고, 이때 유지부재가 동시에 개개의 영구자석 세그먼트의 확실한 고정과 회전자 축상으로의 고정을 보증할 수 있다고 하는 이점을 가지고 있다.

Description

전자적으로 정류된 전동기
[산업 상의 이용분야]
본 발명은 특히 내연기관의 연료 반송 장치의 반송 펌프를 구동하기 위해 전자적으로 정류된 전동기에서, 케이싱내에 배치된 고정자와 고정자에 대해서 동축으로 회전하는 회전자와, 회전자에 회전 접속되어서 회전자와 반송 펌프의 회전부분을 접속하는 이음 부분을 구비하고, 상기 고정자는 권선을 가지고 있어 그의 접속부를 전기적인 정류 장치에 접속할 수 있도록 되어 있고, 상기 회전자는 케이싱 내에 지지된 회전자축에 회전 불가능하게 배치되고, 회전자는 회전자축에 부착되어서 그 위치에서 축 방향으로 확보되어 있는 지지체로 형성되어 있고, 또한 그의 외주면에 다수의 영구자석이 배치되어 있는 형식의 것에 관한 것이다.
[종래의 기술]
유리하게는 내연기관을 위한 연료 반송 장치의 구동에 도움이 되는 종류의 전동기는 이미 독일 특허 제 3423316 호 명세서에 의해서 공지되어 있고, 이경우 전동기는 연료 반송 펌프에 정합해서 공통의 케이싱내에 삽입되어 있고, 상기 케이싱은 연료를 운반하는 목적으로 회전하도록 구동된다. 이때 전동기는 영구자석을 지지하는 1개의 회전자를 가지고, 이 회전자축이 케이싱에 지지되어 있다. 회전자를 둘러싸는 케이싱의 내벽에 배치되어 있는 고정자가 권선을 구비한 고정자 박판 패키지를 가지며, 이 권선은 전기 접속부를 통해서 전자적으로 제어되고, 서로 통전되어 있다. 전동기의 운전중 고회전에 의한 큰 반경 방향의 힘을 받는다. 회전자에 배치된 개개의 영구자석 세그먼트와, 회전자 사이에 확실한 접속을 달성할수 있도록 하기 위해서, 이들은 대부분 플라스틱으로 사출 성형되어 있고, 이때문에 제작 비용이 높게 되고 게다가 이 형식은 자동화가 매우 곤란하다.
[발명이 해결하려고 하는 과제]
본 발명의 과제는 상술한 결점을 제거하는 것이다.
[과제를 해결하기 위한 수단]
본 발명에서는 영구자석은 전체로서 회전자 지지체를 둘러싸고 있는 원형 링을 형성하고, 상기 원형링은 주로 4 개의 자석 세그먼트를 가지고, 상기 자석 세그먼트는 회전자를 축방향으로 제한하고 또한 회전자축에 안내되어 있는 2개의 지지부재에 의해서, 지지체의 반경 방향의 외주면에 접촉된 상태로 유지되어 있고, 이 때문에 지지부재는 각각 자석 세그먼트의 수에 일치하고 또한 자석 세그먼트를 그의 외주면에 대하여 거의 평행하게 둘러싸는 복수의 핑거를 가지고 있고, 상기 핑거로 유지부재가 자석 세그먼트의 잘라낸부분에 돌입하므로써 상기 과제를 해결한 다.
제 1 도는 연료 반송 펌프를 구동하는 본 발명의 전자적으로 정류된 전동기를 구비하고 있는 연료 반송 장치의 사시도.
제 2 도는 제 1 도의 전동기의 회전자의 확대 단면도.
제 3 도는 제 2 도에 도시된 회전자 단면도.
제 4 도는 조정 디스크의 사시도.
제 5 도는 유지 클램프의 정면도.
제 6 도는 유지 클램프의 측면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 전동기 3 : 반송 펌프
5 : 케이싱 7 : 고정자
9 : 고정자 권선 11 : 회전자
13 : 회전자축 15 : 이음부분
17 : 반송날개 19 : 연료 흡입 도관 접속부
21 : 토출도관 접속부 23 : 역지 밸브
25 : 전류 접속부 27 : 박판 패키지
29 : 영구자석 세그먼트 31 : 길이 방향 홈
33 : 유지 클램프 35,37 : 조정 디스크
38 : 안내 구멍 40 : 연행 부재
43 ; 구멍 45 : 유지 핑거
49 : 구분 51 : 슬리브
청구항 제 1항에 기재된 특징을 구비한 본 발명의 전동기는 회전자축에 배치된 유지부재의 사용에 의해 용이하고, 간단히 자동화 가능한 형식으로 회전자를 제조할 수 있도록 되어 있고, 이때 유지부재가 동시에 개개의 영구자석 세그먼트의 확실한 고정과 회전자 축상으로의 고정을 보장할 수 있다고하는 이점을 가지고 있다. 이때, 유지부재의 구성은 반경 방향으로 연장하는 만곡된 핑거를 구비한 대칭적인 유지 클램프로서 매우 유리하다.
이 이유는 유지부재를 회전자축상으로 덮어넣으므로써 개개의 자석 마그네트의 조립이 매우 용이하게 되고, 게다가 유지부재에는 단차부나 구멍도 설치되어 있지 않다. 이때 유지부재는 개개의 회전자 성분의 조립 사이에 단단히 결합되지 않으므로, 회전자의 자석 패키지의 자석 세그먼트에 소속하는 잘라낸 부분과 핑거의 협동 작업을 거쳐서, 영구자석의 개개의 자석 세그먼트의 중심 맞춤을 행한다. 자석 세그먼트 및 전회전자에 대한 유지 클램프의 단단한 결합은 유리한 형식으로 먼저 유지 클램프를 축방향 고정하는 제 2 조정 디스크의 장착을 실시하고, 상기 조정 디스크에 의해서 유지 클램프의 면의 곡률부가 삽입되어서, 반경 방향의 바이어스에 의해서 자석 세그먼트에 작용을 하도록 되어 있다. 그때 길이 방향 홈으로써형성된 자석 세그먼트의 잘라낸 부분이 유지 클램프의 1 개의 핑거를 수용하는 각각 1 개의 길이 방향홈과, 인접하는 2 개의 자석 세그먼트에 의해서 형성될 수 있도록 구성되면 특히 유리하다. 이것은 이와같은 형식으로 각 세그먼트가 2 개의 작용면에 안내되어 유지되고, 나아가서 균등하게 안내되어 유지되기 때문이다.
다른 이점이 조정 디스크를 사용하여 유지 클램프를 축방향으로 확보하므로써 달성된다. 그 이유는 이를 위한 조정 디스크가 회전자의 밸런스의 기능을, 회 전자에서 간단한 형식으로, 예를들면 구멍에 의한 경우에는 물질을 제거함으로써 달성할 수 있기 때문이다.
이경우에 있어서는 회전자의 강도를 다시 높일 수 있으므로, 또한 유리한 형식으로 그의 단부에 있어서 회전자에 대해서 절곡되어 있는 얇은 벽 형상의 슬리브를 회전자의 외경에 걸쳐서 덮는 것도 가능하다.
본 발명의 목적과 그 외의 이점 및 유리한 구성은 실시예의 설명, 도면 및 청구범위에서 이것을 추정할 수 있다.
[실시예]
연료 반송 장치를 구동하기 위한 본 발명의 전동기의 실시예를 도면에 도시하고, 다음으로 이것을 상세히 설명한다.
연료를 연료 저장 용기에서 내연기관으로 반송하기 위한, 제 1 도에 종단면도로 도시되어 있는 연료 반송 장치는 전자적으로 정류된 전동기(1)와, 상기 전동기(1)에 의해서 구동되는 반송 펌프 (3)를 가지며, 이들은 공통의 케이싱내에 배치되어 있다. 전동기 (1)는 공지의 형식이고, 케이싱(5)내에 유지되어서 서로 통전되는 다상 형태의 고정자 권선(9)을 구비한 고정자(7)와, 고정자(7) 내에서 회전하는 회전자(11)를 가지며, 상기 회전자(11)는 케이싱 (5)에 지지된 회전자축(13)상에 부착되어 있다. 전동기(1)의 회전자(11)의 한쪽의 단면에서는 이음부분(15. coupling part)에 의해서 반송 펌프(3)의 반송 날개(17)에 회전 불가능하게 결합되어 있고, 상기 날개(17)는 한쪽에서 동일한 형태로 회전자축(13)에 안내되어 있고, 또 축방향에서는 케이싱(5)내에 유지되어 있는 2 개의 반송 펌프부분의 사이에 배치되어 있고, 상기 반송 펌프 부분은 연료를 위한 각각 1 개의 관통 구멍을 가지고 있다. 이때, 외부쪽의 펌프부분의 단면에서는 케이싱(5)에서 돌출하는 연료 흡입 도관 접속부(19)를 가지고 있다. 반송 펌프(3)에 의해서 반송되어서 전동기(1)를 관통하여 흐르는 연료의 연료 출구를 위한, 반송 장치는 그의 반송 펌프와 이격된 단면에 토출 도관 접속부(21)를 가지고, 상기 접속부(21)에 연료 반송 도관이 접속되어 있고, 그의 내쪽에는 역지 밸브(23)가 조립되어 있다. 또한, 펌프에서 이격된 케이싱(5)의 단면에서 고정자 권선(9)에 접속된 전류 접속부(25)가 분리되어 있고, 상기 전류 접속부(25)는 한쪽에 있으며, 도시하지 않은 전자적인 정류 장치에 접속되어 있다.
본 발명에 따른 전동기(1)의 회전자(11)의 구조를 제 1 도 및 제 2 도에 확대해서 도시한 회전자(11)의 단면도를 기초로 하여 다시 설명하기로 한다. 회전자(11)는 회전자 축(13)에 배치된 중공 원통 형상의, 개개의 박판으로 축방향으로 적층된 박판 패키지(27)를 가지고, 상기 박판 패키지(27)는 원형링을 형성하고 있는 4 개의 프리즘상의 영구자석 세그먼트(29)를 위한 지지체로서 도움이 되고, 상기 영구자석 세그먼트(29)는 박판 패키지(27)의 외주면에 당접해서 회전자의 자석 패키지를 형성하고 있다. 자석부재(29)는 서로 인접하는 측의 양측에 단차부의 형상을 이룬 잘라낸 부분을 가지고, 상기 단차부는 각각 인접하는 2 개의 자석 세그먼트(29)가 그의 서로 향하는 가장자리부에 공통의 길이 방향 홈(31)을 형성할 수 있도록 배치되어 있다. 박판 패키지(27) 및 그위에 배치된 4 개의 자석 세그먼트는 축방향으로 각각 유지 클램프(33)의 형상을 이룬 유지부재에 의해서 고정되어 있고, 상기 유지 클램프(33)는 동일 형태로 회전자축(13)에 안내되어 있고, 유지 클램프(33) 자체는 박판 패키지(27)에서 이격된 측에 있어서 각각 조정 디스크(35,37)에 의해 축방향으로 부하되어 있다. 자석 세그먼트(29)를 박판 패키지(27)에 반경 방향으로 확실하게 당접시키기 위해, 유지 클램프(33)는 제 5 도 및 제 6 도에서 추정 가능한 바와같은 구조를 가지고 있다. 이때문에, 유지 클램프(33)는 양호하게 일체 형상의 박판 성형부분으로써 구성되어 있어서 디스크 형상의 기체(41)를 구비하고 있고, 상기 기체(41)는 회전자축(13)을 안내하기 위한 중심 구멍(43.bore)과, 서로 반경 방향으로 등간격으로 돌출해서 그후에 만곡하고 있는 박판조각을 가지고 있고, 상기 박판 조각은 각각 1 개의 유지 핑거를 형성하고 있다. 핑거(45.prong)는 그의 폭이 자석 세그먼트(29)내의 길이 방향 홈(31)의 폭의 칫수에 일치하고, 유지 클램프(33)가 회전자 축(13)에 덮어 넣어질 때에 유지 클램프(33)를 유지하고, 또한 단면측에서 박판 패키지에 당접하고, 또한 자석 세그먼트(29)를 반경 방향으로 박판 패키지(27)에 당접하고 있다. 이때, 기체(41)에서 반경 방향으로 연장하고 있는 제 1 핑거 구분(47)이 기체(41)와 협동해서 자석 세그먼트(29)를 반경 방향으로 확보하고 있고, 또한 처음부터 절곡되어 거의 직각 형상으로 길이 방향 홈(31)에 계합하고 있는 2 개의 핑거 구분(49)이 자석 세그먼트(29)를 반경 방향으로 확보하고 있다.
회전자(11)의 간단한 조립을 위해, 자석 세그먼트(29) 상으로의 핑거(45)의 반경 방향의 가압력을 모든 구조부의 완전한 조립 후에 달성할 수 있기 때문에, 유지 클램프(33)의 핑거(45)가 만곡하고 있고(예를들면 90℃ 이상으로 절곡되어 있다). 또한 양 조정 디스크(35.37;compensating disk)에 의해서 축방향으로 단단히 결합된 후에 처음으로 반경 방향의 가압력이 자석 세그먼트(29)에 작용하도록 되어있다. 이 때문에 각각 핑거(45)의 제 1 구분(47)이 제 2 구분(49)내지 자석 세그먼트(29)와는 반대 방향의 곡률을 가지고 있고, 또한 제 2 핑거 구분(49)이 기체(41)의 방향으로 향해서 만곡되어 있다.
회전자(11)를 회전자축(13)상에서 축방향 고정해서 그의 구조부분을 단단히 결합하고 있는 조정 디스크(35,37)의 한쪽이 제 4 도에 확대되어서 도시되어 있다. 이때, 조정 디스크(35)가 잘라낸 부분(39.recess)을 가지고, 상기 잘라낸 부분(39)은 양호하게 중심의 안내 구멍(38)을 절단하는 구멍으로써 구성되어 있고, 또한 그의 내쪽에 축방향으로 돌출하고 있는 이음부분(15)의 연행부재(40)가 계합하고 있고, 또한 조정 디스크(35)와 이음부분(15) 사이에 회전 불가능한 형상으로 접속되는 접속부가 형성될 수 있도록 되어 있고, 상기 이음부분(15) 자체는 제 1 도에 도시되어 있는 반송 펌프(3)가 회전하는 부분(17)에 회전 불가능하게 결합되어 있다. 이때 조정 디스크(35,37)의 외경은 유지 클램프(33)의 외경과 거의 같은 크기로 규정되어 있다.
개개의 영구자석 세그먼트(29)의 이동을 확실하게 지지할 수 있도록 하기 위해, 얇은 벽 슬리브(51)를 조정 디스크(35,37) 및 자석 세그먼트(29)의 외주면에 걸쳐 덮어 넣고, 또한 자석 세그먼트(29)를 축방향으로 확보해서 회전자(11)를 그의 전체 외주부에 있어서 닫을 수 있도록 하는 것도 가능하다.
본 발명의 전동기(1)의 회전자(11)의 조립은 다음과 같은 형식으로 이루어진디.
먼저, 조정 디스크(35)를 중심의 안내 구멍(38)에 의해서 회전자 축(13)에 삽입한다. 그후, 유지 클램프(33)를 회전자축(13) 위에 덮어 넣어서, 상기 클램프(33)가 그의 기체(41)에 의해서 조정 디스크(35)에 당접하도록 하고, 그때 핑거(45)의 만곡된 구분(49)이 조정 디스크(35)와는 반대 방향으로 향하도록 한다. 다음 스텝에서, 박판 패키지(27) 및 자석 세그먼트(29)를 여유를 갖고 덮어 넣고, 이때, 단단히 결합되지 않은 유지 클램프(33)를 사용해서 자석 세그먼트의 예비 중심 맞춤을 한다. 이후, 제 2 유지 클램프(33)를 동일 형식으로 회전자축(13) 위에 덮어 넣어서 핑거(45)가 자석 세그먼트(29)의 길이 방향 홈(31)내에 돌출하도록 한다. 다음으로, 유지 클램프(33)의 본래의 단단한 결합을 제 2 조정 디스크(37)의 삽입에 의해 하고, 이때, 상기 조정 디스크(37)를 제 1 조정 디스크(35)에 대해서 단단히 결합하고, 양 유지 클램프(33)의 핑거(45)의 곡률부가 삽입될 수 있도록 한다. 이것에 의해서 만곡된 핑거구분(49)을 반경 방향으로 자석 세그먼트(29)에 가압하고, 또한 자석 세그먼트(29)를 박판 패키지(27)로 향해서 단단히 결합할 수 있게 된다. 이와같이 해서 큰 공차를 가지는 자석 세그먼트(29)가 그의 반경 방향의 외경에 따라서 미끄러질 수 있도록 된다.
마지막으로, 얇은 벽상의 슬리브(51)가 조종 디스크(35,37) 및 자석 세그먼트(29)의 외경을 걸쳐서 인장 또는 조정 디스크에 가장자리가 구부러져 있다.
회전자(11)의 정숙한 운전을 보증하기 위해, 조립된 상태로 회전자의 고요한 균형을 이루고, 조정 디스크(35,37)에서 재료를 예를들면 구멍에 의해서 제거하도록 한다.
이와같이 해서 간단한 형식으로 전자적으로 정류된 전동기를 제조할 수 있고, 또한 고속 회전으로 높은 원심이 작용하는 경우에 있어서도 그의 회전자가 개개의 구조부재의 이동에 대해서 높은 안정성을 가지고 있고, 또 그의 제조가 양호하게 자동화할 수 있도록 하는 것도 가능하다.

Claims (11)

  1. 내연기관의 연료 반송 장치의 반송 펌프(3)를 구동하기 위해 진자적으로 정류된 전동기에서, 케이싱(5)내에 배치된 고정자(7)와 고정자(7)에 대해서 동축으로 회전하는 회전자(11)와, 회전자(11)에 회전 접속되어서 회전자(11)와 반송 펌프(3)의 회전부분(17)을 접속하는 이음부분(15,coupling part)을 구비하고, 상기 고정자(7)는 권선(9)을 가지고 있어 그의 접속부(25)를 전기적인 정류 장치에 접속할수 있도록 되어 있고, 상기 회전자(1)가 케이싱(5)내에 지지된 회전자 축(13)에 회전 불가능하게 배치되고, 회전자는 회전자축에 부착되어서 그 위치에서 축방향으로 확보되어 있는 지지체(27.carrier)로 형성되어 있고, 또한 그의 외주면에 다수의 영구자석이 배치되어 있는 형식의 전동기에 있어서,
    영구자석은 전체로서, 회전자(11)의 지지체(27)를 둘러싸고 있는 원형 링을 형성하고, 상기 원형 링은 4 개의 자석 세그먼트(29)를 가지고, 상기 자석 세그먼트(29)는 회전자(11)를 축방향으로 제한하고 또한 회전자축(13)에 안내되어 있는 2개의 지지부재에 의해서, 지지체(27)의 반경 방향의 외주면에 접촉된 상태로 유지되어 있고, 이때문에 지지부재는 각각 자석 세그먼트(29)의 수에 일치하고 또한 자석 세그먼트를 그의 외주면에 대하여 평행하게 둘러싸는 복수의 핑거(45. prong)를 가지고 있고, 상기 핑거(45)로 유지부재가 자석 세그먼트(29)와 잘라낸 부분에 돌입하는 것을 특징으로 하는 전동기.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 유지부재가 각각 일체 형상의 유지 클램프(33)로써 구성되어서 디스크 형상의 기체(41)를 구비하고 있고, 상기 기체(41)내에는 회전자축(13)의 직경에 일치하는 구멍(43,bore)이 배치되어 있고, 절곡된 박판 조각으로써 회전자축에 향해서 절곡된 핑거(45.prong)가 상기 기체(41)에서 반경 방향으로 연장하고 있고, 상기 핑거(45)는 서로 동일 간격을 가지는 것을 특징으로 하는 전동기.
  3. 제 2 항에 있어서, 직각 형상으로 연장하는 양 핑거 구분(47,49)은 유지 클램프(33)에 축방향의 바이어스가 걸려서 기체(41)가 지지체(27)의 단면에 맞닿게 될 때, 상기 핑거구분(47,49)이 반경 방향에서 내부쪽으로 향해서 자석 세그먼트(29)에 눌려붙어질 수 있는 형태로 만곡되어 있는 것을 특징으로 하는 전동기.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 유지 클램프(33)의 핑거(45)가 자석 세그먼트(29)의 잘라낸 부분에 계합하고 있는 것을 특징으로 하는 전동기.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 잘라낸 부분이 자석 세그먼트의 길이 방향의 면의 양측에 설치된 단차부로 형성되고, 상기 단차부는 인접하는 자석 세그먼트(29)의 각각의 단차부와 협동해서 길이 방향 홈(31)을 형성하는 것을 특징으로 하는 전동기.
  6. 제 3 항에 있어서, 유지 클램프(33)의 기체(41)의 지지체(27)와는 반대측의 측방향의 단면에 각각 1 개의 조정 디스크(35,37;compensating disk)가 맞닿아 있고, 상기 조정 디스크(35,37)는 안내 구멍(38,guide bore)에 의해서 회전자 축(13)에 안내되고 또한 그의 축방향의 위치가 고정 가능하고, 또한 상기 조정 디스크(35,37)를 통해서 유지 클램프(33)가 축방향에서 지지체(27) 및 자석 세그먼트(29)에 대해서 단단히 결합 가능하고, 또 상기 조정 디스크(35,37)의 외경은 유지 클램프(33) 및 자석 세그먼트(29)의 반경 방향의 칫수와 적어도 같은 크기인 것을 특징으로 하는 전동기.
  7. 제 6 항에 있어서, 조정 디스크(35)가 그의 안내 구멍(38)에서 출발하는 잘라낸 부분(39, recess)을 가지고, 상기 잘라낸 부분(39)내에 축방향으로 이음부분(15, coupling part)에서 돌출하는 연행부재(40)에서 계합하는 것을 특징으로 하는 전동기.
  8. 제 7 항에 있어서, 조정 디스크(35)내의 잘라낸 부분(39)이 구멍(bore)으로써 구성된 것을 특징으로 하는 전동기.
  9. 제 7 항에 있어서, 이음부분(15)이 플라스틱으로 구성되어 축방향의 관통구멍에 의해 회전자축(13)에 안내되어 있고, 또한 그의 조정 디스크(35)와는 반대측의 단면에는 반송 펌프(3)의 회전부분(17)이 회전 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 전동기.
  10. 제 1 항에 있어서, 얇은 벽 형상의 슬리브(51)가 영구자석의 반경 방향의 외주면을 둘러싸고 있는 것을 특징으로 하는 전동기.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항중 어느 한 항에 있어서, 회전자(11)의 지지체(27)가 개개의 박판을 축방향으로 적층한 박판 패키지로서 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 전동기.
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