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公開番号2020025428
公報種別公開特許公報(A)
公開日20200213
出願番号2018189722
出願日20181005
発明の名称モーター固定子構造体及び固定子ユニット
出願人群光電能科技股ふん有限公司
代理人個人,個人,個人,個人
主分類H02K 3/44 20060101AFI20200121BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】モーター固定子構造体及び固定子ユニットの提供。
【解決手段】固定子鉄芯10と、絶縁ボビン20と、コイルと、環状絶縁構造体40とを備え、固定子鉄芯10が、ヨーク部11と、ヨーク部11から延伸された径方向歯部とを備え、絶縁ボビン20が、固定子鉄芯10の径方向歯部の外側に設置され、絶縁ボビン20が巻線槽を備え、コイルが、絶縁ボビン20の巻線槽に環状に巻回され、環状絶縁構造体40が、射出成型で形成され、かつコイルが絶縁ボビン20から露出された区域を被覆し、コイルが絶縁ボビン20と環状絶縁構造体40との間にパッケージされる固定子ユニット2を提供する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
固定子鉄芯と、絶縁ボビンと、コイルと、環状絶縁構造体とを備え、
前記固定子鉄芯が、ヨーク部と、該ヨーク部から延伸された径方向歯部とを備え、
前記絶縁ボビンが、前記固定子鉄芯の前記該径方向歯部の外側に設置され、
前記絶縁ボビンが巻線槽を備え、
前記コイルが、前記絶縁ボビンの前記巻線槽に環状に巻回され、
前記環状絶縁構造体が射出成型で形成され、かつ前記コイルが前記絶縁ボビンから露出された区域を被覆し、前記コイルを前記絶縁ボビンと前記環状絶縁構造体との間にパッケージする固定子ユニット。
続きを表示(約 1,500 文字)【請求項2】
前記絶縁ボビンが、インサート成型で前記径方向歯部の外部を囲んで形成され、
前記環状絶縁構造体が前記コイルの外部を被覆する請求項1に記載の固定子ユニット。
【請求項3】
前記径方向歯部が、軸方向の第1端と第2端とを有し、
前記絶縁ボビンが、第1U字形フレームと第2U字形フレームとを備え、
前記第1U字形フレームが前記径方向歯部の前記第1端に被着され、
前記第2U字形フレームが前記径方向歯部の前記第2端に被着される請求項1に記載の固定子ユニット。
【請求項4】
前記第1U字形フレーム、前記第2U字形フレーム、前記コイル、及び前記径方向歯部間に2つの間隙が形成され、
前記環状絶縁構造体が、外層環状殻体と、2つの内層充填片とを備え、
前記外層環状殻体が前記コイルの外部を被覆し、
2つの前記内層充填片が2つの前記間隙内にそれぞれ設けられる請求項3に記載の固定子ユニット。
【請求項5】
前記第1U字形フレームが、第1材料注入口と、第1材料進入槽とを備え、
該第1材料進入槽が前記第1材料注入口及び2つの前記間隙間に連通される請求項4に記載の固定子ユニット。
【請求項6】
前記径方向歯部が、相対する2つの側壁を備え、
前記第1U字形フレームが、第1横板と、該第1横板の二側にそれぞれ連接された2つの第1側面板とを備え、
前記第1横板が前記径方向歯部の前記第1端に当接され、
2つの前記第1側面板が2つの前記側壁に当接され、
前記第1材料注入口が前記第1横板の一側に開設され、
前記第1材料進入槽が少なくとも1つのガイド溝と、2つのくりぬき部とを備え、
少なくとも1つの前記ガイド溝が前記第1横板の内側表面に設けられ、かつ前記第1材料注入口に連通され、
2つの前記くりぬき部が2つの前記第1側面板にそれぞれ開設され、かつ少なくとも1つの前記ガイド溝及び2つの前記間隙間にそれぞれ連通される請求項5に記載の固定子ユニット。
【請求項7】
各前記くりぬき部が、第1端口と、第2端口とを有し、
前記第1端口が少なくとも1つの前記ガイド溝に連通され、
前記第2端口が2つの前記間隙のうちのいずれかに連通され、かつ前記第2端口が前記第1端口より大きい請求項6に記載の固定子ユニット。
【請求項8】
前記射出成型において、前記第1材料注入口から成型材料が注入され、前記環状絶縁構造体が形成される請求項5に記載の固定子ユニット。
【請求項9】
前記第2U字形フレームが、第2材料注入口と、第2材料進入槽とを備え、
前記第2材料進入槽が前記第2材料注入口及び2つの前記間隙間に連通される請求項5に記載の固定子ユニット。
【請求項10】
前記絶縁ボビンが巻線固定部を備える請求項1に記載の固定子ユニット。
【請求項11】
請求項1から請求項10のいずれかに記載の固定子ユニットを複数備え、
複数の該固定子ユニットが環状に連接されて、環状構造を形成するモーター固定子構造体。
【請求項12】
各前記固定子ユニットの前記固定子鉄芯の前記ヨーク部が、相対する第1結合部と第2結合部とを備え、
相隣する2つの前記固定子ユニット間の相隣する前記第1結合部と前記第2結合部とが相互に接合される請求項11に記載のモーター固定子構造体。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明はモーター部品に関し、特に、モーター固定子構造体と固定子ユニットに関する。
続きを表示(約 8,900 文字)【背景技術】
【0002】
一般に、電動機(モーターとも呼ばれる)の主要な構造は、固定子及び回転子で構成され、固定子が電動機内部に設置され、かつ静止して動かず、回転子が軸の周りを回動し、固定子に生じる磁場と相互作用して動力を発生する。
【0003】
現在既知の固定子は、ほとんどが環状の鉄芯上に複数組のコイルを巻回して固定子を形成し、固定子をモーターフレーム内部に設置してから、ポッティングプロセス(Potting)または真空圧力含浸処理(Vacuum Pressure Impregnation)を通じて固定子及びモーターフレーム間の空隙を絶縁コンパウンド(ワニス)で埋め、固定子と外部機構とを絶縁している。しかしながら、上述のポッティングプロセスまたは真空圧力含浸処理のいずれも絶縁コンパウンド(ワニス)の硬化を待つ必要があり、プロセスに長時間(少なくとも2時間以上)を費やすため、製造効率が低下する不都合がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
これに鑑み、本発明の目的は、モーター固定子構造体及び固定子ユニットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明は、モーター固定子構造体及び固定子ユニットを提供する。本発明の一態様は、固定子鉄芯と、絶縁ボビンと、コイルと、環状絶縁構造体とを備え、前記固定子鉄芯が、ヨーク部と、該ヨーク部から延伸された径方向歯部とを備え、前記絶縁ボビンが、前記固定子鉄芯の前記径方向歯部の外側に設置され、前記絶縁ボビンが巻線槽を備え、前記コイルが、前記絶縁ボビンの前記巻線槽に環状に巻回され、前記環状絶縁構造体が射出成型で形成され、かつ前記コイルが前記絶縁ボビンから露出された区域を被覆し、前記コイルを前記絶縁ボビンと前記環状絶縁構造体との間にパッケージする固定子ユニットである。
【0006】
本発明の他の態様は、複数の上記固定子ユニットを備え、該固定子ユニットが環状に連接されて、環状構造を形成するモーター固定子構造体である。
【発明の効果】
【0007】
上述をまとめると、本発明の一態様に係る固定子ユニットは、射出成型で環状絶縁構造体を形成してコイルを被覆し、コイルを迅速に絶縁ボビンと環状絶縁構造体との間にパッケージして外部との絶縁作用を達成することができ、過去のポッティングプロセス(Potting)または真空圧力含浸処理(Vacuum Pressure Impregnation)を採用した方法と比較して、時間コストを大幅に節約することができる。このほか、各固定子ユニットがいずれもすでに個別にコイル絶縁プロセスを完了しているため、固定子ユニットを環状に連接して環状構造を形成するだけでモーター固定子構造体を形成することができ、かつ直接モーター固定子構造体をモーター外枠内に組み込むことができ、再度絶縁プロセスを実施する必要がないため、モーター製造工程を簡略化し、生産歩留まりを向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
本発明の一実施形態に係る固定子ユニットの立体図である。
本発明の一実施形態に係る固定子ユニットの固定子鉄芯の立体図である。
本発明の一実施形態に係る固定子ユニットの絶縁ボビンの組立図である。
本発明の一実施形態に係る固定子ユニットの絶縁ボビンの立体図である。
本発明の一実施形態に係る固定子ユニットのコイルを巻回した状態の立体図である。
図5の6−6線の断面図である。
本発明の一実施形態に係る固定子ユニットの断面図である。
本発明の一実施形態に係る固定子ユニットの変形例における絶縁ボビンの立体図である。
本発明の一実施形態に係る固定子ユニットの他の変形例における絶縁ボビンの立体図である。
本発明の一実施形態に係るモーター固定子構造体の立体図である。
本発明の一実施形態に係るモーター固定子構造体の上面図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
図1から図5に本発明の一実施形態に係る固定子ユニットの立体図、固定子鉄芯の立体図、絶縁ボビンの組立図、絶縁ボビンの立体図、コイルを巻回した状態の立体図をそれぞれ示す。
【0010】
図1から図5に示されるように、固定子ユニット2は、固定子鉄芯10と、絶縁ボビン20と、コイル30と、環状絶縁構造体40とを備える。そのうち、絶縁ボビン20が固定子鉄芯10の外側に設置され、コイル30が絶縁ボビン20上に巻回され、環状絶縁構造体40が射出成型(Injection moulding)で形成され、コイル30が絶縁ボビン20から露出した区域を被覆し、コイル30を絶縁ボビン20と環状絶縁構造体40との間にパッケージして、外部との絶縁作用を達成する。以下、図面を組み合わせ、固定子ユニット2の構造及び製造フローを詳細に説明する。
【0011】
図2に示されるように、まず固定子鉄芯10を用意する。そのうち、固定子鉄芯10は一体成型(例えば、射出成型や鋳造成型)で製造された細長いブロック体であり、例えば、本実施形態において、固定子鉄芯10は、Z軸方向に延伸された細長いブロック体である。そのうち、固定子鉄芯10は、鉄、コバルト、ニッケルまたはケイ素鋼等の軟磁性材料で一体として製造され、導磁性を備えているが、これらに限られるものではない。
【0012】
変形例として、固定子鉄芯10は、複数個の軟磁性片(例えば、鉄、コバルト、ニッケルまたはケイ素鋼片体)を重ね合わせて成り、例えば、複数個の軟磁性片の間を接着剤で接着したり、相互にリベット接合したりすることで細長いブロック状に形成することができる。
【0013】
図2に示されるように、本実施形態において、固定子鉄芯10は、ヨーク部11と、径方向歯部15とを備える。ヨーク部11の横断面が細長い形状を呈し、径方向歯部15は、ヨーク部11の中間部分から延伸され、径方向歯部15の末端にY軸方向に突出した張出部12を設けることができ、固定子鉄芯10全体の横断面がT字形を呈する構造となる。
【0014】
変形例として、固定子鉄芯10の横断面は他の形状を採用してもよく、例えば、径方向歯部15をヨーク部11の一端から延伸し、固定子鉄芯10全体の横断面がL字形を呈する構造としてもよい。また、固定子鉄芯10は実際の必要に応じて他の形状に設計することができ、本実施形態の記載に限定されるものではない。
【0015】
続いて、図2及び図3に示されるように、絶縁ボビン20が固定子鉄芯10の外側に設置される。本実施形態において、絶縁ボビン20は、第1U字形フレーム21と、第2U字形フレーム22とを備える。第1U字形フレーム21が径方向歯部15の第1端16に被着され、第2U字形フレーム22が径方向歯部15の第2端17に被着される。
【0016】
変形例として、第1U字形フレーム21及び第2U字形フレーム22は絶縁材料で製造されてもよく、例えば、第1U字形フレーム21及び第2U字形フレーム22はプラスチック射出成型(Injection moulding)で製造され、絶縁効果を備えている。
【0017】
図2及び図3に示されるように、固定子鉄芯10の径方向歯部15は、相対する2つの側壁18を備える。第1U字形フレーム21は、第1横板211と、第1横板211の二側にそれぞれ連接された2つの第1側面板212とを備える。第1U字形フレーム21が径方向歯部15の第1端16に被着された後、第1横板211が径方向歯部15の第1端16に当接され、2つの第1側面板212が2つの側壁18にそれぞれ当接される。
【0018】
第2U字形フレーム22の構造は、第1U字形フレーム21と同じ、または相似させることができ、第2横板221と、第2横板221の二側にそれぞれ連接された2つの第2側面板222とを備える。第2U字形フレーム22が径方向歯部15の第2端17に被着された後、第2横板221が径方向歯部15の第2端17に当接され、2つの第2側面板222が2つの側壁18にそれぞれ当接される。そのうち、第1U字形フレーム21及び第2U字形フレーム22の構造は同一または相似しており、かつそれぞれ径方向歯部15の相対する両端に被着する方法で、絶縁ボビン20を各種異なる長さの固定子鉄芯10に適用可能としている。
【0019】
図3及び図4に示されるように、本実施形態において、第1U字形フレーム21は2つの隔板219を備え、そのうち第1横板211と2つの第1側面板212とが2つの隔板219の間に連接され、第1横板211、2つの第1側面板212及び2つの隔板219間に巻線槽25を形成することができる。第2U字形フレーム22の構造は第1U字形フレーム21と同一または相似させることができ、同様に巻線槽25を形成することができるが、ここでは説明を省略する。
【0020】
図3及び図5に示されるように、第1U字形フレーム21及び第2U字形フレーム22をそれぞれ径方向歯部15の相対する二端に被着した後、続いてコイル30を絶縁ボビン20の巻線槽25に巻回することで、コイル30と固定子鉄芯10との直接接触を回避し、絶縁作用を達成する。
【0021】
変形例として、絶縁ボビン20はコイル30の固定に用いる巻線固定部26を備えていてもよい。例えば、図5に示されるように、巻線固定部26が逆さフックであり、かつ第1U字形フレーム21の隔板219上に設けられ、コイル30の巻回過程で、先にコイル30の一端を巻線固定部26に掛止して固定することで、後続で便利に施力してコイル30を絶縁ボビン20の巻線槽25に巻回させることができる。その他の変形例において、巻線固定部26は他の固定構造(例えば、凹溝や孔)にすることもでき、本実施形態の記載に限定されるものではない。
【0022】
さらに図5及び図6を参照する。そのうち図6は、図5の6−6線における断面図である。第1U字形フレーム21及び第2U字形フレーム22が径方向歯部15の相対する二端に被着されているだけであるため、コイル30を絶縁ボビン20の巻線槽25に巻回させた後、第1U字形フレーム21、第2U字形フレーム22、コイル30及び固定子鉄芯10の径方向歯部15間に2つの間隙Gが形成される。
【0023】
そして、コイル30を絶縁ボビン20の巻線槽25に巻回した後、続いて射出成型で環状絶縁構造体40を形成し、コイル30が絶縁ボビン20から露出された区域(例えばコイル30の外周及び2つの間隙G)を被覆して、コイル30を絶縁ボビン20と環状絶縁構造体40の間にパッケージすることで、外界と絶縁する。これについて以下で詳細に説明する。
【0024】
図3、図4及び図5に示されるように、第1U字形フレーム21は第1材料注入口213と、第1材料進入槽214とを備え、第1材料進入槽214が第1材料注入口213及び2つの間隙G間に連通される。本実施形態において、第1材料注入口213は第1横板211の一側に開設され(ここでは隔板219に開設される)、第1材料進入槽214はガイド溝215と2つのくりぬき部216を備え、ガイド溝215は第1横板211の内側表面に設けられ、かつ第1材料注入口213に連通され、2つのくりぬき部216は2つの第1側面板212にそれぞれ開設され、かつガイド溝215及び2つの間隙G間にそれぞれ連通される。
【0025】
変形例として、図8に示されるように、絶縁ボビン20の第1U字形フレーム21’が複数のガイド溝215を備え、それぞれ2つのくりぬき部216に連通させてもよく、本実施形態の記載に限定されるものではない。第2U字形フレーム22の構造は、第1U字形フレーム21と同一または相似しており、第2材料注入口223と第2材料進入槽224とを備え、第2材料進入槽224が第2材料注入口223及び2つの間隙G間に連通される。
【0026】
図5及び図6に示されるように、環状絶縁構造体40の射出成型プロセスにおいて、コイル30を巻回した固定子ユニット2を治具中に配置し(この図面では省略する)、第1材料注入口213と第2材料注入口223とを露出させ、射出成型機で溶融成型材料(例えば、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂)を第1U字形フレーム21の第1材料注入口213と第2U字形フレーム22の第2材料注入口223とから注入する(図5に矢印L1で示す)。
【0027】
図6に示されるように、溶融成型材料が第1材料進入槽214及び第2材料進入槽224から流入し(図6に矢印L2で示す)、徐々に2つの間隙Gに充填される。このほか、溶融成型材料は絶縁ボビン20と固定子鉄芯10間の隙間及びコイル30の間の隙間から外へも流出し、溶融成型材料がさらにコイル30の外周を被覆する。続いて、図1及び図7に示されるように、一定時間(約1分〜2分間)の冷却後、溶融成型材料が硬化して硬質の環状絶縁構造体40が形成され、固定子ユニット2の製造プロセスが完了する。
【0028】
例えば、本実施例において、環状絶縁構造体40はコイル30の外周を被覆する外層環状殻体41と、2つの間隙Gに充填された内層充填片42とを備え、そのうち外層環状殻体41はコイル30及び固定子ユニット2の外部機構を絶縁し、内層充填片42はコイル30及び内部の径方向歯部15を絶縁することができる。
【0029】
上述をまとめると、本発明の一実施形態に係る固定子ユニット2は、射出成型で環状絶縁構造体40を形成して2つの間隙Gを充填すると同時にコイル30の外周を被覆し、コイル30を迅速に絶縁ボビン20と環状絶縁構造体40の間にパッケージして外界との絶縁作用を達成することができ、別途絶縁紙を使用して2つの間隙G内で被覆する必要がないだけでなく、かつ過去のポッティングプロセス(Potting)または真空圧力含浸処理(Vacuum Pressure Impregnation)を採用した方法と比較して、時間コストを大幅に節約することができる。具体的には、過去のポッティングプロセスまたは真空圧力含浸処理プロセスは少なくとも2時間以上を要していたが、本発明の一実施形態に係る固定子ユニット2は、射出成型プロセス(溶融成型材料の注入から冷却して環状絶縁構造体40を形成するまで)の時間を約2分以内に制御できる。
【0030】
図4及び図6に示されるように、一実施形態において、第1U字形フレーム21の各くりぬき部216は、第1端口217と第2端口218を備えていてもよく、第1端口217がガイド溝215に連通され、第2端口218が2つの間隙Gにそれぞれ連通され、かつ各くりぬき部216の第2端口218が第1端口217よりも大きい。つまり、第1U字形フレーム21の各くりぬき部216は間隙Gに向かって徐々に大きくなっており、溶融成型材料が各くりぬき部216まで流れたときに詰まりの発生を減少し、溶融成型材料の流速を加速して射出成型プロセスの時間をより一層短縮することができる。変形例として、第2U字形フレーム22の構造は第1U字形フレーム21と同一または相似させてもよく、ここでは説明を省略する。
【0031】
図9に本発明の固定子ユニットの他の変形例の絶縁ボビンの立体図を示す。本実施形態の絶縁ボビン20’と図3の絶縁ボビン20との差異は、絶縁ボビン20’がインサート成型(Insert Molding)で固定子鉄芯10の径方向歯部15の外部を囲んで形成されており、絶縁ボビン20’を組み立てるプロセスを省くことができる点にある。
【0032】
また、コイル30が絶縁ボビン20’に巻回された後、射出成型機でコイル30の外部に溶融成型材料を注入し、直接コイル30の外周に環状絶縁構造体40を形成できる(つまり、環状絶縁構造体40が外層環状殻体41のみでコイル30の外周を被覆する)ため、絶縁ボビン20’に材料注入口と材料進入槽とを開設するプロセスを省くことができる。
【0033】
図10及び図11に本発明の一実施形態に係るモーター固定子構造体の立体図及び上面図を示す。モーター固定子構造体1は、上述の固定子ユニット2を複数個連接させて環状構造を形成しており、例えば、モーター固定子構造体1は12個の固定子ユニット2を連接させて成る。
【0034】
各固定子ユニット2がいずれもすでに個別にコイル30の絶縁プロセスを完了している、すなわち、各固定子ユニット2のコイル30外部がすべて独立して環状絶縁構造体40で被覆されているため、複数個の固定子ユニット2を環状に連接してモーター固定子構造体1を形成した後、モーター固定子構造体1を直接モーター外枠内に組み込むことができ、モーター外枠及びモーター固定子構造体1間の絶縁プロセス(ポッティングプロセスや真空圧力含浸処理)を行う必要がなく、モーター製造工程を簡略化し、生産歩留まりを高めるという利点を達成することができる。
【0035】
また、図10及び図11に示されるように、各固定子ユニット2の固定子鉄芯10のヨーク部11は相対する第1結合部111と第2結合部112とを備えていてもよく、そのうち相隣する2つの固定子ユニット2間の相隣する第1結合部111及び第2結合部112が相互に接合され、モーター固定子構造体1が形成される。
【0036】
図11に示されるように、各固定子ユニット2の第1結合部111はヨーク部11の一端に位置する突出部であり、第2結合部112はヨーク部11の他方の一端に位置する凹陥部であり、そのうち相隣する2つの固定子ユニット2の相隣する第1結合部111と第2結合部112とが相互に緊密に嵌合させて位置決めする(例えば、第1結合部111を強制的に第2結合部112内に押し込み、緊密な嵌合位置決めを形成する)ことで、環状構造体を形成することができる。
【0037】
これにより、別途治具やフレームを使用する必要なく各固定子ユニット2の離脱を防止し、さらにコストを抑制することができる。また、変形例として、各固定子ユニット2間は、溶接や接着等の方法により接合及び位置決めを達成してもよく、本実施形態の記載に限定されるものではない。
【0038】
上述をまとめると、本発明の一実施形態に係る固定子ユニットは、射出成型で環状絶縁構造体を形成してコイルを被覆し、コイルを迅速に絶縁ボビンと環状絶縁構造体との間にパッケージして外部との絶縁作用を達成することができ、過去のポッティングプロセス(Potting)または真空圧力含浸処理(Vacuum Pressure Impregnation)を採用した方法と比較して、時間コストを大幅に節約することができる。
【0039】
また、各固定子ユニットがいずれもすでに個別にコイル絶縁プロセスを完了しているため、固定子ユニットを環状に連接して環状構造を形成するだけでモーター固定子構造体を形成することができ、かつ直接モーター固定子構造体をモーター外枠内に組み込むことができ、再度絶縁プロセスを実施する必要がないため、モーター製造工程を簡略化し、生産歩留まりを高めることができる。
【0040】
上述の説明は、単に本発明の最良の実施例を挙げたまでであり、本発明を限定するものではない。本発明の開示する要旨を逸脱することなく完成された同等効果の修飾または置換はいずれも後述の特許請求の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【0041】
1 モーター固定子構造体
2 固定子ユニット
10 固定子鉄芯
11 ヨーク部
111 第1結合部
112 第2結合部
12 張出部
15 径方向歯部
16 第1端
17 第2端
18 側壁
20,20’ 絶縁ボビン
21,21’ 第1U字形フレーム
211 第1横板
212 第1側面板
213 第1材料注入口
214 第1材料進入槽
215 ガイド溝
216 くりぬき部
217 第1端口
218 第2端口
219 隔板
22 第2U字形フレーム
221 第2横板
222 第2側面板
223 第2材料注入口
224 第2材料進入槽
25 巻線槽
26 巻線固定部
30 コイル
40 環状絶縁構造体
41 外層環状殻体
42 内層充填片
G 間隙
L1,L2 矢印

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