KR102358971B1 - 향상된 구동 안정성을 갖는 감속모터 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 향상된 구동 안정성을 갖는 감속모터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기동전류의 인가에 의해 구동 모터조립체에서 출력되는 회전력을 감속기어 조립체가 설정된 기어비로 감속하여 출력축을 통해 출력하는 향상된 구동 안정성을 갖는 감속모터에 관한 것이다.

Description

향상된 구동 안정성을 갖는 감속모터{Reduction moter having improved driving stability}
본 발명은 향상된 구동 안정성을 갖는 감속모터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기동전류의 인가에 의해 구동 모터조립체에서 출력되는 회전력을 감속기어 조립체가 설정된 기어비로 감속하여 출력축을 통해 출력하는 향상된 구동 안정성을 갖는 감속모터에 관한 것이다.
산업체 전반에는 구동력을 얻기위하여 다양한 구조의 모터를 사용한다. 상기 모터는 전기 에너지를 기계적 에너지로 변환하는 장치로 구조가 간단하고, 제어가 용이하여 널리 사용되고 있다.
특히, 로봇 시스템의 경우에도 메뉴플레이트 동작을 위하여 개별 축에 모터를 적용하고 있으며, 추가로 모터의 회전 속도를 감속하기 위하여 감속기를 모터 회전축에 직렬로 연결하여 사용하고 있다.
대부분의 모터는, 정격출력, 즉, 가장 높은 효율을 나타내는 회전수는 모터의 특성에 따라 정해져 있으며, 상기와 같은 고효율 회전 수는 대부분 고회전수 영역에 위치하므로, 산업용 기계에 적용 시에는 상기 회전수를 감속하여 사용한다.
따라서, 모터에 감속기 적용은 필수적인 구성으로 모터와 감속기를 사전에 부착하여 제조하는 경우 높은 공간효율을 얻을 수 있어, 다양한 형태의 모터 모듈들이 제안되었다.
예를 들면, 공개특허 제2001-0039991호에는 모터유닛과, 이 모터유닛의 회전동력을 전달하는 변속기유닛을 조합하여 이루어지는 기어드모터에 있어서, 태양롤러, 유성롤러, 링롤러를 가지는 단순유성 롤러기구와, 이 단순유성 롤러기구를 수용하는 케이싱을 구비하는 단순유성 롤러유닛을 변속기유닛과 모터유닛 사이에 개재시키고, 케이싱의 축선방향 양단측에는 태양롤러의 지름방향 외측으로 확대되는 플랜지부를 형성하여, 플랜지부의 한쪽을 모터유닛에 연결함과 동시에 다른쪽을 변속기유닛에 연결한 기어드모터가 개시되어 있다.
또한, 등록특허 제1088633호에는 모터 케이싱 본체 및 감속기 플랜지의 쌍방이 정방형으로 형성되고, 모터 케이싱 본체의 정방형의 변의 연장선이, 감속기 플랜지의 정방형의 변과 교차하고 있으며, 정방형의 정점의 반경방향 내측에, 모터 케이싱 본체와 감속기 입력측 커버를 연결하기 위한 모터 연결구멍이 장착되고, 또한, 감속기 플랜지에 있어서의 모터 케이싱 본체의 정방형의 변의 반경방향 외측 상당위치에, 감속기를 상대기계에 장착하기 위한 장착구멍이 배치된 기어드 모터가 개시되어 있다.
또한, 등록특허 제334839호에는 전기적 신호에 따라 회전되는 구동축이 중심부위에 배치된 전동기부와, 상기 전동기부의 구동축 회전력을 다수의 차동기어가 감속하여 회전축으로 출력하는 감속기부와, 상기 전동기부 및 감속기부가 내장되도록 내부에 상측 개구된 장착요홈이 형성된 모터케이스와, 상기 전동기부 및 감속기부를 덮도록 장착요홈에 결합되며 상기 감속기부의 회전축이 회전 가능하게 삽입되는 관통공이 형성된 덮개로 이루어진 통상적인 기어드모터에 있어서, 상기 덮개를 통해 노출된 감속기부의 회전축에 구동기어가 결합되고, 상기 덮개의 중앙부위에는 상기 구동기어와 치합되는 출력기어가 출력축에 의해 회전 가능하게 결합되며, 상기 모터케이스의 장착요홈 단부에는 상기 출력축이 삽입되는 노출공이 형성된 마감커버가 상기 구동기어 및 출력기어를 덮도록 결합되어 구성된 것을 특징으로 하는 출력축이 중앙에 위치한 기어드모터가 개시되어 있다.
한편, 상기 특허는 전체적인 구성의 효율을 얻을 수 있는 장점은 있으나, 모터를 기준으로 대부분 직렬로 감속기를 배치하여 전체 모듈의 길이가 모터 및 감속기를 포함한 크기로 구성되어 모듈 자체의 크기를 줄이는 것에는 다소 미흡한 단점이 있다.
KR 10-2004-0103893 KR 10-1985875
상기한 문제점을 해소하기 위해 안출된 본 발명의 목적은, 분리 구성된 구동모터 조립체와 감속기어 조립체를 유기적으로 치합되게 연결하여 상기 구동모터 조립체의 구동축과 감속기어 조립체의 감속기어를 치합함에 있어, 상기 구동모터 조립체와 감속기어 조립체를 조립함에 따른 조립공차에 의한 모터축의 축 중심이 자연적으로 정렬되도록 한 향상된 구동 안정성을 갖는 감속 모터를 제안함에 있다.
상기한 목적은, 본 발명에서 제공되는 하기 구성에 의해 달성된다.
본 발명에 따른 향상된 구동 안정성을 갖는 감속모터는,
내벽에 영구자석이 배치된 모터 하우징과; 상기 모터 하우징 내에 회동구조로 설치되며 외경에 코일부가 형성되어, 기동전류의 인가에 의해 코일부를 통해 생성되는 전자기력과 영구자석에서 발산되는 영구자석에 의한 회동추력에 의해 모터 하우징 내에서 회전하는 모터축을 포함하는 모터 조립체와,
상기 모터 조립체의 모터 하우징의 조립측에 적층하여 고정되는 기어 하우징과; 상기 기어 하우징에 배치되어 모터 조립체의 모터축에서 출력되는 회전력을 기어 감속하여, 출력축을 통해 출력하는 복수의 감속기어를 포함하는 감속기어 조립체를 포함하고,
상기 모터 하우징의 축 고정부와 모터축의 후단부 사이, 기어 하우징의 축 고정부와 모터축의 전단부 사이에는 모터축의 단부를 각각 틸팅구조로 지지하여 모터 하우징과 기어 하우징 사이의 조립공차에 의해 모터축이 틸팅하여 축 중심이 정렬되도록 하는 유동 지지부가 각각 형성된 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 유동 지지부는 모터축의 단부가 각각 관통하는 축공이 축방향으로 관통되게 형성되고 외경면이 외구면으로 이루어진 중공 볼부시와, 상기 모터 하우징의 축 고정부와 기어 하우징의 축 고정부에 각각 형성되어, 상기 모터축의 단부가 관통된 중공 볼부시를 축 고정부에 틸팅구조로 고정하는 중공 볼소켓을 포함하여 구성된다.
보다 바람직하게는, 상기 볼소켓은 진입구에 복수의 분할 견착편들이 등각 방사구조로 형성되어, 상기 진입구를 통해 볼소켓에 삽입된 중공 볼부시는 분할 견착편들에 의해 방사구조로 견착되도록 구성되고, 내경면은 중공 볼부시의 외구면과 구면 접촉하는 내구면으로 구성된다.
전술한 바와 같이 본 발명에서는, 조립을 통해 단일체를 형성하는 모터 하우징과 기어 하우징에 모터축의 단부를 틸팅구조로 고정하는 유동 지지부를 마련하여, 모터 하우징과 기어 하우징의 조립 공차 등에 의해 축 중심이 흐트려지는 현상을 예방함으로써, 모터축의 고속 회전에 따른 진동이나 소음 발생, 그리고 내구성이 저하되는 현상이 예방된다.
그리고, 본 실시예에서는 상기 유동 지지부를 통해 전단부와 후단부가 틸팅구조로 설치된 모터축의 후단면을 탄력적으로 지지하는 탄지축부를 부가하여, 상기 유동 지지부들과의 유기적인 작용에 의해 축 중심이 정렬되어 연동기어와 정형화된 치합상태를 형성하는 것이 가능하다.
도 1과 도 2는 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 향상된 구동 안정성을 갖는 감속모터의 전체 구성을 보여주는 결합, 및 분해 상태도이고,
도 3은 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 향상된 구동 안정성을 갖는 감속모터의 단면 구성을 보여주는 것이며,
도 4는 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 향상된 구동 안정성을 갖는 감속모터에 있어, 모터축의 단부를 틸팅구조로 지지하는 유동 지지부의 세부 구성을 보여주는 것이고,
도 5와 도 6은 상기 도 3에 도시된 감속모터에 있어, 유동 지지부를 통한 모터축의 틸팅 지지상태를 보여주는 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 향상된 구동 안정성을 갖는 감속 모터를 상세히 설명하기로 한다.
도 1과 도 2는 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 향상된 구동 안정성을 갖는 감속모터의 전체 구성을 보여주는 결합, 및 분해 상태도이고, 도 3은 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 향상된 구동 안정성을 갖는 감속모터의 단면 구성을 보여주는 것이며, 도 4는 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 향상된 구동 안정성을 갖는 감속모터에 있어, 모터축의 단부를 틸팅구조로 지지하는 유동 지지부의 세부 구성을 보여주는 것이고, 도 5와 도 6은 상기 도 3에 도시된 감속모터에 있어, 유동 지지부를 통한 모터축의 틸팅 지지상태를 보여주는 것이다.
본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 향상된 구동 안정성을 갖는 감속모터(1)는, 인가되는 기동전류에 의해 회전력을 생성하는 모터 조립체(100)와, 상기 모터 조립체(100)에서 출력되는 회전력을 감속하여 높은 토크의 회전력을 출력하는 감속기어 조립체(200)를 포함하여, 높은 토크를 요하는 각종의 기구물이나 장치에 회전력을 제공한다.
상기 모터 조립체(100)는, 도 1 내지 도 3에서 보는 바와 같이 내벽에 영구자석(113)이 배치된 모터 하우징(110)과; 상기 모터 하우징(110) 내에 회동구조로 설치되며 외경에 코일부(121)가 형성되어, 기동전류의 인가에 의해 코일부(121)를 통해 생성되는 전자기력과 영구자석(113)에서 발산되는 영구자력에 의한 회동추력에 의해 회전하는 모터축(120)을 포함한다.
상기 모터 하우징(110)은 관상의 바디부재(111)와, 상기 바디부재(111)에 적층하여 조립되어 바디부재(111)의 후미를 폐쇄하는 엔드캡 부재(112)를 포함하며, 상기 엔드캡 부재(112)에는 모터축(120)의 후단부를 회동구조로 지지하는 축 고정부가 형성된다.
그리고, 상기 바디 부재(111)의 내경에는 영구자력을 발산하는 영구자석(113)이 등각 방사구조로 배치된다.
따라서, 상기 모터축(120)의 코일부(121)는 인가되는 기동전류에 의해 전자기력을 생성하고, 상기 생성된 전자기력은 영구자석(113)에서 발산되는 영구자력에 의해 회동추력을 생성하여서 모터축(120)의 고속 회전을 도모한다.
그리고, 상기 감속기어 조립체(200)는 상기 모터 조립체(100)의 모터 하우징(110)에 적층하여 조립되는 기어 하우징(210)과; 상기 기어 하우징(210)에 배치되어 모터 조립체(100)의 모터축(120)에서 출력되는 회전력을 기어 감속하여 출력축(230)을 통해 출력하는 복수의 감속기어(240)를 포함한다.
상기 기어 하우징(210)는 하부에 모터 하우징(110)의 조립단이 고정되며 일면이 개방된 수납공간(213)을 갖는 바디부재(211)와; 상기 바디부재(211)의 일면에 적층되어 수납공간(213)의 일면을 폐쇄하는 커버부재(220)를 포함한다.
그리고, 상기 기어 하우징(210)에는 조립된 모터 하우징(110)에서 돌출된 모터축(120)의 전단부가 진입하는 축 진입로(214)가 형성되고, 상기 축 진입로(214)에는 모터축(120)의 전단부를 회동구조로 지지하는 축 고정부가 형성된다.
본 실시예에서는 상기 모터 하우징(110)과 기어 하우징(210)을 알루미늄을 절삭 가공한 절삭 가공품으로 구성하여, 요하는 정밀성과 방열성을 갖도록 한다.
따라서, 본 발명에 따른 상기 모터축(120)은 후단부는 모터 하우징(110)에 형성된 축 고정부에 회동 지지되고 전단부는 기어 하우징(210)에 형성된 축 고정부에 회동 지지된다.
그리고, 상기 축 진입로(214)를 통해 기어 하우징(210)의 수납공간(220)에 진입된 모터축(120)의 전단부에는 웜기어(122)가 형성되고, 상기 기어 하우징(210)의 수납공간(220) 내에는 상기 모터축(120)의 웜기어(122)와 치합되는 연동기어(240)와, 상기 연동기어(240)와 치합되어 연동기어(240)를 통해 전달되는 회전력을 감속하여 출력축(230)을 통해 출력하는 하나 이상의 감속기어(250)가 배치된다.
따라서, 상기 모터 조립체(100)의 코일부(121)에 기동전류를 인가하면 상기 모터축(120)은 회동추력에 의해 고속 회전하고 상기 모터축(120)의 회전력을 감속기어 조립체(200)에 마련된 연동기어(240)와 감속기어(250)의 감속 기어비에 의해 감속되어서, 최종적으로 출력축(230)을 통해 감속하여 출력된다.
이때, 상기 감속기어 조립체(200)의 출력축(230)은 모터축(120)의 회전력을 설정 기어비에 따라 감속하여 출력하는 관계로 높은 토크를 갖는다.
그리고, 상기 축 진입로(214)가 형성된 기어 하우징(210)의 조립면에는 모터 하우징(110)의 조립단을 동심구조로 환형 지지하는 조립포켓(215)이 형성되어, 상기 모터 하우징(110)은 조립단을 조립포켓(215)에 진입하여 기어 하우징(210)의 조립면에 조립된다.
바람직하게는, 상기 모터 하우징(110)과 기어 하우징(210)에는 하나 이상의 볼트 조립공(114, 216)이 대응하여 형성되어, 상기 조립포켓(215)에 조립단을 삽입하여 환형 지지된 모터 하우징(110)은 볼트 조립공(114, 216)을 관통하는 조립볼트(미도시)에 의해 기어 하우징(210)의 조립면에 정형화된 조립이 이루어진다.
한편, 전술한 바와 같이 본 발명에서는 모터축(120)의 후단부와 전단부를 모터 하우징(110)에 각각 회동구조로 고정하지 아니하고, 후단부는 모터 하우징(110)에 형성된 축 고정부에 고정하고 전단부는 모터 하우징(110)에 적층 조립되는 기어 하우징(210)의 축 고정부에 고정한다.
특히, 본 발명에서는 분리 구성되어 조립되는 모터 하우징(110)과 기어 하우징(210) 사이의 조립공차가 발생되더라도, 상기 모터축(120)은 축 중심이 유기적으로 정렬되어 고속 회전, 및 연동기어(240)와의 치합에 따른 소음 및 진동 저감과 연동기어(240)와의 정밀한 치합상태가 형성되도록 한다.
이를 위해, 본 실시예에서는 상기 모터 하우징(110)의 축 고정부와 모터축(120)의 후단부 사이, 상기 기어 하우징(210)의 축 고정부와 모터축(120)의 전단부 사이에는 모터축(120)의 단부를 각각 틸팅구조로 지지하여 모터 하우징(110)과 기어 하우징(210) 사이의 조립공차 등에 의해 모터축이 틸팅하여 축 중심이 정렬되도록 하는 유동 지지부(300A, 300B)를 각각 형성한다.
바람직하게는, 상기 유동 지지부(300A, 300B)는 도 3 내지 도 6에서 보는 바와 같이 상기 모터축(120)의 단부가 각각 관통하는 축공(311)이 축방향으로 관통되게 형성되고 외경면이 외구면(312)으로 이루어진 중공 볼부시(310)와, 상기 모터 하우징(110)의 축 고정부, 및 기어 하우징(210)의 축 고정부에 각각 형성되어 상기 모터축(120)의 단부가 관통된 볼부시(310)를 축 고정부에 틸팅구조로 고정하는 중공 볼소켓(320)을 포함한다.
보다 바람직하게는, 상기 중공 볼소켓(320)은 진입구(322)에 복수의 분할 견착편(321)들이 방사구조로 형성되어, 상기 진입구(322)를 통해 중공 볼소켓(320)에 삽입된 중공 볼부시(310)는 분할 견착편(321)들에 의해 방사구조로 견착되어 중공 볼 소켓(320)에서 이탈하는 현상이 예방된다.
그리고, 상기 중공 볼소켓(320)의 내경면은 내구면(323)으로 이루어져, 외구면(312)으로 이루어진 중공 볼부시(310)의 외경면과 구형 접촉상태를 형성하여, 구형 접촉된 중공 볼부시(310)의 틸팅이 가능하도록 한다.
따라서, 상기 모터축(120)은 모터 하우징(110)에 형성된 유동 지지부(300A)를 통해 후반부가 회동 지지되고, 모터 하우징(110)에 조립된 기어 하우징(210)의 축 고정부에 형성된 유동 지지부(300B)를 통해 전단부를 회동구조로 지지되고, 결과적으로 상기 모터축(120)은 유동 지지부(300A, 300B)를 구성하는 중공 볼소켓(320) 내에 삽입된 중공 볼부시(310)를 통해 후단부와 전단부가 유기적으로 틸팅하면서 축 중심이 유동적으로 정렬된다.
그리하여, 상기 모터축(120)은 한 쌍의 유동 지지부(300A, 300B)를 통해 상호 조립되는 모터 하우징(110)과 기어 하우징(210)에 중심이 정렬된 상태로 설치되어, 상기 기어 하우징(210)에 형성된 연동기어(240)와 축 중심이 정렬된 상태로 치합된다.
이와 더불어, 본 실시예에서는 상기 모터축(120)의 후단을 축방향으로 유동 지지하는 탄지축부(400)를 더 부가하여, 상기 한 쌍의 유동 지지부(300A, 300B)를 통해 모터 하우징(110)과 기어 하우징(210)에 축 중심을 정렬하여 설치된 모터축(120)은 탄지축부(400)와 유동 지지부(300A, 300B)의 유기적인 작용에 의해 축 중심과 지지높이가 정렬되어 연동기어(240)와 정형화된 치합상태를 형성하도록 한다.
상기 탄지축부(400)는, 도 2 내지 도 3 및 도 5와 같이 상기 모터축(120)의 후단면을 지지하는 축 고정부가 형성된 엔드캡 부재(112)의 정중앙에 형성되는 지지부시(410)와; 상기 지지부시(410) 내에 상하 승강구조로 배치되어 모터축(120)의 후단을 탄성 지지하는 지지강구(430); 및 상기 지지강구(430)를 축방향으로 탄성 지지하는 지지 스프링(420)을 포함한다.
바람직하게는, 상기 지지강구(430)에 의해 탄지되는 모터축(120)의 후단면에는 반구형의 후단 지지홈(123)이 형성되어, 상기 모터축(120)은 후단 지지홈(123)을 통해 지지강구(430)와 틸팅구조로 지지된다.
보다 바람직하게는, 상기 지지부시(410)에는 지지 스프링(420)에 의한 지지강구(430)의 탄성 지지력을 조절하는 조절볼트(411)를 더 부가하여, 상기 지지 스프링(420)에 의한 모터축(120) 후단면의 탄성 지지력의 조절이 가능하도록 한다.
따라서, 상기 유동 지지부(300A, 300B)를 통해 모터축(120)은 분리 구성된 모터 하우징(110)과 기어 하우징(210) 사이에 틸팅구조로 배치되어 축 중심이 정렬되는 모터축(120)은, 탄지축부(400)를 통해 후단면이 설정높이로 탄성 지지되어 웜기어(122)를 통해 연동기어(240)와 설정된 압력으로 정형화되게 지지되고, 결과적으로 상기 모터축(120)은 탄지축부(400)와 유동 지지부(300A, 300B)의 유기적인 작용에 의해 축 중심이 정렬되어 연동기어(240)와 정형화된 치합상태를 형성한다.
1. 감속모터
100. 모터 조립체 110. 모터 하우징
111. 바디부재 112. 엔드캡 부재
113. 영구자석 114. 볼트 조립공
120. 모터축 121. 코일부
122. 회동 122. 웜기어
123. 후단 지지홈
200. 감속기어 조립체 210. 기어 하우징
211. 바디부재 212. 커버부재
213. 수납공간 214. 축 진입로
215. 조립포켓 216. 볼트 조립공
220. 수납공간 230. 출력축
240. 연동기어 250. 감속기어
300A, 300B. 유동 지지부 310. 중공 볼부시
311. 축공 312. 외구면
320. 중공 볼소켓 321. 분할 견착편
322. 진입구 323. 내구면
400. 탄지축부 410. 지지부시
411. 조절볼트 420. 지지 스프링
430. 지지강구

Claims (3)

  1. 내벽에 영구자석이 배치된 모터 하우징과; 상기 모터 하우징 내에 회동구조로 설치되며 외경에 코일부가 형성되어, 기동전류의 인가에 의해 코일부를 통해 생성되는 전자기력과 영구자석에서 발산되는 영구자석에 의한 회동추력에 의해 모터 하우징 내에서 회전하는 모터축을 포함하는 모터 조립체와,
    상기 모터 조립체의 모터 하우징의 조립측에 적층하여 고정되는 기어 하우징와; 상기 기어 하우징에 배치되어 모터 조립체의 모터축에서 출력되는 회전력을 기어 감속하여, 출력축을 통해 출력하는 복수의 감속기어를 포함하는 감속기어 조립체를 포함하고,
    상기 모터 하우징의 축 고정부와 모터축의 후단부 사이, 기어 하우징의 축 고정부와 모터축의 전단부 사이에는 모터축의 단부를 각각 틸팅구조로 지지하여 모터 하우징과 기어 하우징 사이의 조립공차에 의해 모터축이 틸팅하여 중심이 정렬되도록 하는 유동 지지부가 각각 형성되고,
    상기 유동 지지부를 통해 전단부와 후단부가 틸팅구조로 설치된 모터축의 후단면을 축방향에 대해 설정높이로 탄력적으로 지지하는 탄지축부를 부가하여,
    상기 유동 지지부를 통해 모터 하우징과 기어 하우징에 축 중심을 정렬하여 설치된 모터축이 상기 탄지축부와 유동 지지부의 유기적인 작용에 의해 축 중심과 지지높이가 정렬되어 연동기어와 정형화된 치합상태를 형성하도록 구성된 것을 특징으로 하는 향상된 구동 안정성을 갖는 감속모터.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 유동 지지부는 모터축의 단부가 각각 관통하는 축공이 축방향으로 관통되게 형성되고 외경면이 구면으로 이루어진 중공 볼부시와, 상기 모터 하우징의 축 고정부, 및 기어 하우징의 축 고정부에 각각 형성되어, 상기 모터축의 단부가 관통된 볼부시를 축 고정부에 틸팅구조로 고정하는 볼소켓을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 향상된 구동 안정성을 갖는 감속모터.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 볼소켓은 진입구에 복수의 분할 견착편들이 등각 방사구조로 형성되어, 상기 진입구를 통해 볼소켓에 삽입된 중공 볼부시는 분할 견착편들에 의해 방사구조로 견착되도록 구성된 것을 특징으로 하는 향상된 구동 안정성을 갖는 감속모터.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20040103893A (ko) 2002-05-22 2004-12-09 아빈메리터 라이트 비이클 시스템즈 - 프랑스 모터감속 기어장치 및 모터 감속기 컨넥터
JP2014217240A (ja) * 2013-04-30 2014-11-17 株式会社ミツバ モータ装置
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