FR3141014A1 - Flange for a rotating electric machine - Google Patents
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Abstract
La présente invention propose un flasque pour machine électrique tournante d’axe X comprenant une paroi latérale et une paroi transversale, la paroi latérale comprenant au moins trois surfaces d’appui, les surfaces d’appui étant axiales et circonférentiellement régulièrement réparties autour de l’axe X, chaque surface d’appui axiale étant destinée à être en contact surfacique avec une surface plane d’un réducteur Figure pour l’abrégé : Fig. 3The present invention proposes a flange for a rotating electrical machine with an X axis comprising a side wall and a transverse wall, the side wall comprising at least three bearing surfaces, the bearing surfaces being axial and circumferentially regularly distributed around the axis 3
Description
L’invention concerne notamment un flasque pour une machine électrique tournante.The invention relates in particular to a flange for a rotating electrical machine.
L'invention trouve une application particulièrement avantageuse, mais non exclusive, avec les machines électriques réversibles de forte puissance pouvant fonctionner en mode alternateur et en mode moteur accouplées avec un élément réducteur.The invention finds a particularly advantageous, but not exclusive, application with high-power reversible electrical machines capable of operating in alternator mode and in motor mode coupled with a reducing element.
De façon connue en soi, les machines électriques tournantes comportent un stator et un rotor solidaire d'un arbre. Le stator est monté dans un carter configuré pour porter à rotation l'arbre sur des flasques par l'intermédiaire de roulements.In a manner known per se, rotating electrical machines comprise a stator and a rotor secured to a shaft. The stator is mounted in a casing configured to rotate the shaft on the flanges via bearings.
Le rotor comporte un corps formé par un empilage de feuilles de tôles maintenues sous forme de paquet au moyen d'un système de fixation adapté. Le rotor comporte des pôles formés par exemple par des aimants permanents logés dans des cavités ménagées dans la masse magnétique du rotor. Alternativement, dans une architecture dite à pôles "saillants", les pôles sont formés par des bobines enroulées autour de bras du rotor.The rotor comprises a body formed by a stack of sheets of metal sheets held in the form of a package by means of a suitable fixing system. The rotor comprises poles formed for example by permanent magnets housed in cavities formed in the magnetic mass of the rotor. Alternatively, in a so-called “salient” pole architecture, the poles are formed by coils wound around the arms of the rotor.
Par ailleurs, le stator comporte un corps constitué par un empilage de tôles minces formant une couronne, dont la face intérieure est pourvue d'encoches ouvertes vers l'intérieur pour recevoir un bobinage. Le bobinage est obtenu par exemple à partir d'un fil continu recouvert d'émail ou à partir d'éléments conducteurs en forme d'épingles reliées entre elles par soudage. Le bobinage comporte des enroulements de phase connectés en étoile ou en triangle dont les sorties sont reliées à un module électronique de commande.Furthermore, the stator comprises a body consisting of a stack of thin sheets forming a crown, the interior face of which is provided with notches open towards the interior to receive a winding. The winding is obtained for example from a continuous wire covered with enamel or from conductive elements in the form of pins connected together by welding. The winding comprises phase windings connected in a star or triangle whose outputs are connected to an electronic control module.
Dans certains types de chaînes de traction de véhicule automobile assurant la transmission de la puissance mécanique du moteur thermique vers les roues du véhicule, une machine électrique tournante réversible de forte puissance peut être accouplée, via une pièce de liaison, à un élément réducteur. L'élément réducteur peut prendre la forme d'une boîte de vitesses du véhicule ou d'un réducteur monté sur un train du véhicule et accouplé à la machine électrique tournante.In certain types of motor vehicle traction chains ensuring the transmission of mechanical power from the heat engine to the wheels of the vehicle, a high-power reversible rotating electric machine can be coupled, via a connecting part, to a reducing element. The reduction element can take the form of a gearbox of the vehicle or of a reduction gear mounted on a train of the vehicle and coupled to the rotating electrical machine.
La machine électrique tournante est apte à fonctionner dans un mode alternateur pour fournir notamment de l’énergie à la batterie et au réseau de bord du véhicule, et dans un mode moteur, pour assurer le démarrage du moteur thermique, et/ou pour participer à la traction du véhicule seule ou en combinaison avec le moteur thermique.The rotating electric machine is able to operate in an alternator mode to supply energy in particular to the battery and to the on-board network of the vehicle, and in an engine mode, to ensure the starting of the thermal engine, and/or to participate in the traction of the vehicle alone or in combination with the thermal engine.
Afin de réaliser une liaison mécanique entre une machine électrique et la pièce de liaison reliée à l'élément réducteur, des cannelures d'accouplement de l'arbre de la machine électrique coopèrent avec des cannelures complémentaires de la pièce de liaison. Or un mauvais alignement des axes de l’arbre de la machine et de la pièce de liaison lors de l’accouplement de la machine et du réducteur peut endommager la machine lorsque celle-ci est mise en rotation, et détériorer en particulier le roulement.In order to create a mechanical connection between an electrical machine and the connecting part connected to the reducing element, coupling splines of the shaft of the electric machine cooperate with complementary splines of the connecting part. However, poor alignment of the axes of the machine shaft and the connecting part when coupling the machine and the reduction gear can damage the machine when it is rotated, and damage the bearing in particular.
La présente invention vise à permettre d’éviter les inconvénients de l’art antérieur.The present invention aims to avoid the disadvantages of the prior art.
A cet effet, la présente invention a donc pour objet un flasque pour machine électrique tournante d’axe X comprenant une paroi latérale et une paroi transversale, la paroi latérale comprenant au moins trois surfaces d’appui, les surfaces d’appui étant axiales et circonférentiellement régulièrement réparties autour de l’axe X, chaque surface d’appui axiale étant destinée à être en contact surfacique avec une surface plane d’un réducteur.To this end, the subject of the present invention is therefore a flange for a rotating electrical machine with an X axis comprising a side wall and a transverse wall, the side wall comprising at least three bearing surfaces, the bearing surfaces being axial and circumferentially regularly distributed around the axis
La présente invention permet donc d’assurer l’alignement des axes de la machine et de l’élément réducteur.The present invention therefore makes it possible to ensure the alignment of the axes of the machine and the reducing element.
Au moins une surface d’appui axiale est avantageusement plane.At least one axial bearing surface is advantageously flat.
La paroi latérale est avantageusement munie de trois oreilles s’étendant radialement depuis la paroi latérale, ces trois oreilles étant régulièrement réparties autour de l’axe X, chaque oreille présentant une surface d’appui radiale perpendiculaire à l’axe X, chaque surface d’appui radiale (170) étant destinée à être en contact surfacique avec une autre surface plane d’un réducteur.The side wall is advantageously provided with three lugs extending radially from the side wall, these three lugs being regularly distributed around the axis The radial support (170) being intended to be in surface contact with another flat surface of a reduction gear.
Chaque oreille comprend avantageusement une ouverture traversante circulaire selon X.Each ear advantageously comprises a circular through opening along X.
Chaque ouverture traversante est radialement alignée avec une surface axiale.Each through opening is radially aligned with an axial surface.
Au moins une oreille comprend également une ouverture oblongue traversante selon X.At least one ear also includes an oblong through opening along X.
La présente invention a également pour objet un ensemble pour véhicule automobile comportant une machine électrique tournante comprenant un arbre un rotor monté sur l'arbre, un stator, notamment entourant le rotor, un flasque avant selon l’une quelconque des revendications précédentes comportant un roulement assurant un guidage en rotation de l'arbre, l'arbre comportant une extrémité dépassant axialement par rapport au roulement, l'extrémité de l'arbre étant pourvue de cannelures, et un élément réducteur muni d’une pièce de liaison comportant des cannelures complémentaires coopérant avec les cannelures de l'extrémité de l'arbre pour assurer une liaison mécanique entre l'arbre et la pièce de liaison du réducteur, l’élément réducteur étant muni de surfaces planes en contact surfacique avec les surfaces d’appui du flasque.The present invention also relates to an assembly for a motor vehicle comprising a rotating electrical machine comprising a shaft, a rotor mounted on the shaft, a stator, in particular surrounding the rotor, a front flange according to any one of the preceding claims comprising a bearing ensuring rotational guidance of the shaft, the shaft having one end protruding axially relative to the bearing, the end of the shaft being provided with splines, and a reducing element provided with a connecting part comprising complementary splines cooperating with the splines at the end of the shaft to ensure a mechanical connection between the shaft and the connecting part of the reducer, the reducing element being provided with flat surfaces in surface contact with the bearing surfaces of the flange.
La présente invention a également pour objet un procédé de fabrication d’un flasque dans lequel au moins une surface d’appui est obtenue par usinage.The present invention also relates to a method of manufacturing a flange in which at least one bearing surface is obtained by machining.
Toutes les surfaces d’appui peuvent avantageusement être obtenues par un unique passage de l’outil d’usinage.All the bearing surfaces can advantageously be obtained by a single pass of the machining tool.
Dans le cas d’un flasque muni d’ouvertures traversantes, au moins une ouverture peut être obtenue par simple perçage.In the case of a flange provided with through openings, at least one opening can be obtained by simple drilling.
La présente invention permet donc d’obtenir simplement un système de repérage pour l’alignement des axes de la machine et du réducteur.The present invention therefore makes it possible to simply obtain a tracking system for aligning the axes of the machine and the gearbox.
La présente invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, d’exemples de mise en œuvre non limitatifs de l’invention et de l’examen des dessins annexés.The present invention can be better understood on reading the detailed description which follows, non-limiting examples of implementation of the invention and examination of the appended drawings.
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Les éléments identiques, similaires ou analogues conservent les mêmes références d’une figure à l’autre. De plus, les exemples de réalisation qui sont décrits dans la suite ne sont nullement limitatifs.Identical, similar or analogous elements retain the same references from one figure to another. Furthermore, the embodiment examples which are described below are in no way limiting.
Dans la suite de la description, on considère une orientation d'avant vers l'arrière, une orientation allant de gauche à droite sur la
Dans la suite de la description, on désigne par axiale la direction de l’axe X, donc une surface axiale comme étant une surface s’étendant le long et autour de l’axe X. On désigne par radiale la direction s’étendant depuis l’axe X dans un plan perpendiculaire à l’axe X, donc une surface radiale comme étant une surface perpendiculaire à l’axe X. On désigne par circonférentielle la direction s’étendant dans un plan perpendiculaire à l’axe X, autour de l’axe X.In the remainder of the description, we designate by axial the direction of the axis X, therefore an axial surface as being a surface extending along and around the axis the axis X in a plane perpendicular to the axis X, therefore a radial surface as being a surface perpendicular to the axis the X axis.
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Le stator 1 est monté à l'intérieur du flasque avant 5 entre le stator 1 et paroi latérale 15 du flasque avant 5.The stator 1 is mounted inside the front flange 5 between the stator 1 and side wall 15 of the front flange 5.
Cette machine électrique 100 est destinée à être accouplée à un élément réducteur de vitesse 22 via une pièce de liaison 23 visible en
L'élément réducteur 22 pourra prendre la forme d'une boîte de vitesses de véhicule automobile ou d'un réducteur monté sur un train du véhicule et accouplé à la machine électrique tournante 100.The reduction element 22 may take the form of a motor vehicle gearbox or a reduction gear mounted on a vehicle train and coupled to the rotating electrical machine 100.
La machine électrique 100 est apte à fonctionner dans un mode alternateur pour fournir notamment de l’énergie à la batterie et au réseau de bord du véhicule, et dans un mode moteur, pour assurer le démarrage du moteur thermique du véhicule, et le cas échéant pour participer à la traction du véhicule seule ou en combinaison avec le moteur thermique. La puissance de la machine pourra par exemple être comprise entre 15kW et 50kW.The electric machine 100 is able to operate in an alternator mode to supply energy in particular to the battery and the on-board network of the vehicle, and in an engine mode, to ensure the starting of the vehicle's thermal engine, and where appropriate to participate in the traction of the vehicle alone or in combination with the thermal engine. The power of the machine could, for example, be between 15kW and 50kW.
Plus précisément, le rotor 2 comporte un corps 24 sous la forme d’un paquet de tôles. Des aimants permanents 25 sont implantés dans des cavités 26 du corps 24. Les aimants 25 pourront être en terre rare ou en ferrite selon les applications et la puissance recherchée de la machine.More precisely, the rotor 2 comprises a body 24 in the form of a pack of sheets. Permanent magnets 25 are installed in cavities 26 of the body 24. The magnets 25 may be made of rare earth or ferrite depending on the applications and the desired power of the machine.
En outre, le rotor 2 comporte deux paliers 28, 29 plaqués chacun contre une face d'extrémité axiale du rotor 2. Ces paliers 28, 29 assurent une retenue axiale des aimants et servent également à équilibrer le rotor 2.In addition, the rotor 2 comprises two bearings 28, 29 each pressed against an axial end face of the rotor 2. These bearings 28, 29 ensure axial retention of the magnets and also serve to balance the rotor 2.
Par ailleurs, le stator 1 comporte un corps 31 constitué par un paquet de tôles ainsi qu’un bobinage 32. Le corps 31 est formé par un empilement de feuilles de tôles maintenues sous forme de paquet au moyen d'un système de fixation adapté, tel que des rivets.Furthermore, the stator 1 comprises a body 31 consisting of a pack of sheets as well as a winding 32. The body 31 is formed by a stack of sheets of sheets held in the form of a pack by means of a suitable fixing system, such as rivets.
Le corps de stator 1 est muni de dents délimitant des encoches pour le montage du bobinage 32. Le bobinage 32 comporte un ensemble d'enroulements de phase traversant les encoches et formant des chignons s'étendant en saillie de part et d'autre du corps de stator 1. Le bobinage 32 est obtenu ici à partir d'éléments conducteurs en forme d'épingles reliés entre eux par exemple par soudage. Le bobinage 32 comporte des enroulements de phase de type double triphasés connectés en étoile et/ou en triangle. Des sorties de phase sont destinées à être reliées à un module électronique de commande 34.The stator body 1 is provided with teeth defining notches for mounting the winding 32. The winding 32 comprises a set of phase windings passing through the notches and forming buns extending projecting from either side of the body of stator 1. The winding 32 is obtained here from pin-shaped conductive elements connected together for example by welding. The winding 32 comprises phase windings of double three-phase type connected in star and/or triangle. Phase outputs are intended to be connected to an electronic control module 34.
Le module électronique de commande 34 comporte un dissipateur thermique sur lequel sont fixés notamment des modules de puissance 36, par exemple par vissage. Ces modules de puissance 36 intègrent de façon connue en soi des interrupteurs, prenant par exemple la forme de transistors de type MOS, permettant d'assurer une commande des phases de la machine électrique tournante 100 en mode moteur ou en mode alternateur. La commutation de ces transistors est pilotée par une unité de contrôle. Le module électronique de commande 34 est monté plaqué, via le dissipateur thermique 35, contre la face arrière d'une paroi transversale du flasque arrière 6.The electronic control module 34 comprises a heat sink to which power modules 36 are fixed, for example by screwing. These power modules 36 integrate switches in a manner known per se, for example taking the form of MOS type transistors, making it possible to ensure control of the phases of the rotating electrical machine 100 in motor mode or in alternator mode. The switching of these transistors is controlled by a control unit. The electronic control module 34 is mounted pressed, via the heat sink 35, against the rear face of a transverse wall of the rear flange 6.
Comme on peut le voir sur la
La périphérie externe d'une paroi latérale du flasque avant 5 comprend trois excroissances 16 circonférentiellement régulièrement réparties autour de l’axe X, comme illustré à la
Chaque excroissance 16 présente une surface d’appui axiale 160, c’est-à-dire une surface s’étendant axialement et autour de l’axe X illustrée à la
L’élément réducteur comprend également trois surfaces axiales planes 51, circonférentiellement régulièrement réparties autour de l’axe de la pièce de liaison de l'élément réducteur. Les trois surfaces axiales 51 sont également axialement alignées et radialement équidistantes de l’axe X’ de la pièce de liaison de sorte que lors de l’assemblage du flasque avec l'élément réducteur, chaque surface d’appui axial 160 du flasque est en appui surfacique contre une surface axiale de l’élément réducteur 51. Ces surfaces d’appui 160, 51 permettent d’aligner l’axe de l’élément réducteur X’ avec l’axe de la machine X, en limitant le jeu radial pour l’alignement par la butée de centrage que forme la surface 160 pour la surface 51. On s’affranchit ainsi du jeu de montage par des vis du réducteur sur le flasque qui, comme seul moyen d’alignement des axes, conduit à un alignement imprécis.The reducing element also comprises three flat axial surfaces 51, circumferentially regularly distributed around the axis of the connecting part of the reducing element. The three axial surfaces 51 are also axially aligned and radially equidistant from the axis surface support against an axial surface of the reducing element 51. These support surfaces 160, 51 make it possible to align the axis of the reducing element X' with the axis of the machine the alignment by the centering stop which the surface 160 forms for the surface 51. This eliminates the mounting clearance by screws of the reducer on the flange which, as the only means of aligning the axes, leads to an alignment imprecise.
Le flasque comprend également trois oreilles 17, s’étendant radialement depuis la paroi latérale. Les trois oreilles 17 sont circonférentiellement régulièrement réparties autour de l’axe X. Ainsi les trois oreilles 17 s’étendent depuis la périphérie externe de la paroi latérale 15, de sorte que trois plans contenant l’axe de la machine et coupant la paroi latérale du flasque décalés de 120° autour de l’axe X coupent chacun une oreille.The flange also includes three ears 17, extending radially from the side wall. The three ears 17 are circumferentially regularly distributed around the axis of the flange offset by 120° around the X axis each cut an ear.
Chaque oreille 17 présente une surface d’appui radiale 170, perpendiculaire à l’axe X illustrée à la
Ainsi lors de l’assemblage de l'élément réducteur avec la machine, chaque surface d’appui radiale 170 est en appui plan contre la surface d’appui radiale 52 en regard, de l'élément réducteur. Un tel appui permet un calage axialement de l'élément réducteur et de la machine. Les appuis plans axial et radial sont illustrés à la figure 5.Thus when assembling the reducing element with the machine, each radial bearing surface 170 is in plane support against the facing radial bearing surface 52 of the reducing element. Such support allows axial wedging of the reducing element and the machine. The axial and radial plane supports are illustrated in Figure 5.
Chaque oreille 17 présente avantageusement une ouverture traversante circulaire 171 illustrée à la
Dans un mode avantageux de réalisation, les surfaces d’appui axiale et radiale sont radialement alignées c’est-à-dire qu’un plan contenant l’axe X de la machine et coupant une excroissance 16 coupe également une ouverture traversante 171. La proximité des surfaces d’appui facilite leur usinage comme expliqué par la suite. La proximité des surfaces permet également de minimiser le jeu de tolérance entre le calage axial et le calage radial des axes X et X’. Les surfaces d’appui axial 51 et radial 52 de l’élément réducteur sont également radialement alignées le long de trois bras de l’élément réducteur illustrés à la
Les surfaces d’appui axial 160 et radiale 170 du flasque sont obtenues par fraisage. La fraise utilisée pour usiner usine deux surfaces d’appui radialement alignées 160 et 170 à la fois en un passage de l’outil d’usinage, sur un secteur typiquement de 30°. L’outil est ensuite radialement éloigné du flasque puis circonférentiellement déplacé autour de l’axe de la machine pour usiner le secteur suivant du flasque.The axial 160 and radial 170 bearing surfaces of the flange are obtained by milling. The cutter used to machine two radially aligned bearing surfaces 160 and 170 at the same time in one pass of the machining tool, over a sector typically of 30°. The tool is then radially moved away from the flange then circumferentially moved around the axis of the machine to machine the next sector of the flange.
L’avantage d’usiner les deux surfaces d’appui radiale et perpendiculaire alignées à la fois est d’assurer une bonne perpendicularité entre ces deux surfaces de référence, puisqu’on ne bouge pas la pièce à usiner par rapport à l’outil d’usinage donc il n’y a pas de perte de référence.The advantage of machining the two radial and perpendicular support surfaces aligned at the same time is to ensure good perpendicularity between these two reference surfaces, since we do not move the part to be machined relative to the tool. machining so there is no loss of reference.
Après le passage de l’outil d’usinage, le profil du flasque dans un plan contenant l’axe X et coupant l’excroissance 16 et l’ouverture 171 est tel qu’illustré à la
L’oreille 17 comprend également avantageusement un ouverture oblongue 19, recevant une goupille 19a emmanchée illustrée à la
Les ouvertures circulaire 171 et oblongue 19 sont avantageusement obtenues par simple perçage, sans reprise de côte précise. Ceci est possible du fait de l’alignement très précis déjà obtenu par l’utilisation des surfaces d’appui 160, 170. La réalisation de ces ouvertures d’assemblage et d’alignement angulaire est très facile par simple perçage.The circular 171 and oblong 19 openings are advantageously obtained by simple drilling, without precise measurement of the dimension. This is possible due to the very precise alignment already obtained by the use of the bearing surfaces 160, 170. Producing these assembly and angular alignment openings is very easy by simple drilling.
Claims (10)
la paroi latérale (15) comprenant au moins trois surfaces d’appui (160),
les surfaces d’appui (160) étant axiales et circonférentiellement régulièrement réparties autour de l’axe X,
chaque surface d’appui axiale (160) étant destinée à être en contact surfacique avec une surface plane d’un réducteur.Flange (5) for an X-axis rotating electric machine comprising a side wall (15) and a transverse wall (20),
the side wall (15) comprising at least three bearing surfaces (160),
the bearing surfaces (160) being axial and circumferentially regularly distributed around the axis X,
each axial bearing surface (160) being intended to be in surface contact with a flat surface of a reduction gear.
ces trois oreilles (17) étant régulièrement réparties autour de l’axe X,
chaque oreille (17) présentant une surface d’appui radiale (170) perpendiculaire à l’axe X,
chaque surface d’appui radiale (170) étant destinée à être en contact surfacique avec une autre surface plane d’un réducteur.Flask according to any one of claims 1 or 2 in which the side wall (15) is provided with three ears (17) extending radially from the side wall (15),
these three ears (17) being regularly distributed around the axis
each ear (17) having a radial bearing surface (170) perpendicular to the axis X,
each radial bearing surface (170) being intended to be in surface contact with another flat surface of a reduction gear.
- une machine électrique tournante (100) comprenant un arbre (3) un rotor (2) monté sur l'arbre, un stator (1), notamment entourant le rotor,
- un flasque avant (5) selon l’une quelconque des revendications précédentes comportant un roulement (9a, 9b) assurant un guidage en rotation de l'arbre,
- l'arbre (3) comportant une extrémité dépassant axialement par rapport au roulement, l'extrémité de l'arbre étant pourvue de cannelures (48), et
- un élément réducteur (22) muni d’une pièce de liaison (23) comportant des cannelures complémentaires (49) coopérant avec les cannelures de l'extrémité de l'arbre (48) pour assurer une liaison mécanique entre l'arbre et la pièce de liaison du réducteur,
l’élément réducteur étant muni de surfaces planes (51, 52) en contact surfacique avec les surfaces d’appui (160, 170) du flasque.Motor vehicle assembly comprising:
- a rotating electric machine (100) comprising a shaft (3) a rotor (2) mounted on the shaft, a stator (1), in particular surrounding the rotor,
- a front flange (5) according to any one of the preceding claims comprising a bearing (9a, 9b) ensuring rotational guidance of the shaft,
- the shaft (3) having one end projecting axially relative to the bearing, the end of the shaft being provided with grooves (48), and
- a reducing element (22) provided with a connecting part (23) comprising complementary splines (49) cooperating with the splines of the end of the shaft (48) to ensure a mechanical connection between the shaft and the reducer connecting part,
the reducing element being provided with flat surfaces (51, 52) in surface contact with the bearing surfaces (160, 170) of the flange.
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| DE102020210693A1 (en) * | 2020-08-24 | 2022-02-24 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Electrical machine with an electronic circuit board having an EMC-shielded power feedthrough |
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-
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11349370B2 (en) * | 2017-04-28 | 2022-05-31 | Valeo Equipements Electriques Moteur | Rotary electric machine with shrink-fitted bearing |
| JP2021162079A (en) * | 2020-03-31 | 2021-10-11 | 日本電産株式会社 | Driving device |
| DE102020210693A1 (en) * | 2020-08-24 | 2022-02-24 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Electrical machine with an electronic circuit board having an EMC-shielded power feedthrough |
Also Published As
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