CN101227107B - 旋转电机的定子及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示一种旋转电机定子及其制造方法，清漆难于附着在定子铁心外径侧的轴向端部，即使设置清漆支承构件，也不产生与转子磨擦等弊病。定子(8)具有在圆周方向形成多个往内周侧开口的槽(15a)的圆环状定子铁心(15)、以及卷绕在槽(15a)中的定子线圈(16)。然后，将片状清漆支承构件(24)配置成紧贴所述定子线圈的线圈端群(16r)最外径面而且遍及整周，并将清漆从内径侧涂敷到线圈端群(16r)。

Description

旋转电机的定子及其制造方法

技术领域

本发明涉及车辆用交流发电机等旋转电机的定子及其制造方法，尤其涉及抑制在定子铁心外径侧的轴向两端部附着清漆的定子及其制造方法。

背景技术

已有的车辆用交流发电机的定子具有在圆周方向以规定间距排列往内径侧开口的槽的圆筒状定子铁心、以及卷绕在定子铁心上的定子线圈，而且利用前侧托架和后侧托架从轴向两侧夹持，并安装定子铁心外径侧的轴向两端部(例如参考专利文献1)。然后，将玻璃环氧树脂制的环状清漆支承构件安装在定子线圈的线圈端群的内径侧，从露出的线圈端群外径侧滴落清漆。因此，利用清漆支承构件防止清漆漏出到线圈端群的内径侧。通过这样，防止起因于清漆漏出到线圈端群的内径侧而产生的将转子粘合在定子铁心上等弊病。

已有的定子制造方法一面往定子铁心的外周部(外径侧)喷气，一面将清漆滴落，使清漆不粘附在定子铁心的轴向两端部(例如参考专利文献2)。

专利文献1：特开2004-187469号公报

专利文献2：特开2004-194398号公报

车辆用交流发电机中，定子内径面与转子外径面之间仅存在一点点的间隙。因此，已有的车辆用交流发电机的定子那样在线圈端群内径侧环状配置清漆支持构件的情况下，该清漆支承构件产生变形或卷曲时，有可能导致转子的旋转动作故障。又，由于从线圈端群的外径侧滴落清漆进行涂敷，因此作为定子支承部的定子铁心的外径侧轴向两端部容易粘附清漆。而且，清漆粘附在定子铁心的外径侧轴向两端部时，定子支承部的平坦度受损，有可能前侧托架和后侧托架不能从轴向两侧夹持定子铁心。

又，已有的定子制造方法中，由于一面往定子铁心的外径侧喷气，一面将清漆滴落，因此利用空气吹散粘附在定子铁心的轴向两端面的清漆，能防止清漆粘附在定子铁心的外径侧两端部。此清漆具有固定构成线圈端群的诸导线同时还浸入槽内将槽内的导线固定在槽中的功能。然而，由于空气将清漆吹散到线圈端群的外周侧，因此清漆难以顺着线圈端的导线浸入槽内。其结果，清漆会过分滴落，存在清漆使用效率降低的问题。而且，由于清漆被从线圈端群吹散，粘附到喷气嘴和其它设备，因此还存在维护费事、花费用的问题。

发明内容

本发明是为解决上述课题而完成的，其目的在于取得一种旋转电机定子及其制造方法，清漆难于附着在定子铁心外径侧的轴向端部，即使设置清漆支承构件，也不产生与转子磨擦等弊病。

其目的又在于取得一种旋转电机定子及其制造方法，能将清漆涂敷得清漆使用效率不降低，而且不粘附在定子铁心的外径侧轴向两端部。

本发明的旋转电机定子，具有圆周方向形成多个往内径侧开口的槽的圆环状定子铁心、以及卷绕在所述定子铁心上的定子线圈，其中，将绝缘体介入构成所述定子线圈的线材的槽收装部与所述槽的内壁面之间，而且分别安装在各所述槽中，使其从该槽伸出并覆盖该线材的线圈端的根部；片状清漆支承构件在所述定子铁心的轴向上与所述绝缘体的从所述槽伸出的伸出端邻接，并将片状清漆支承构件配置成紧贴所述定子线圈的线圈端群最外径面而且遍及整周，遍及整周都露出所述线圈端群的最内径面和轴端面，并将清漆涂敷到所述线圈端群上。。

本发明的旋转电机定子的制造方法，将清漆涂敷到卷绕在圆环状定子铁心上的定子线圈的线圈端群上，其中具有以下工序：将绝缘体介入构成所述定子线圈的线材的槽收装部与所述槽的内壁面之间，而且分别安装在各所述槽中，使其从该槽伸出并覆盖该线材的线圈端的根部，将所述定子线圈卷绕在所述定子铁心上的工序；使片状清漆支承构件在所述定子铁心的轴向上与所述绝缘体的从所述槽伸出的伸出端邻接，并使片状清漆支承构件紧贴所述线圈端群的最外径面而且配置成遍及整周的工序；以及使所述定子铁心的轴心为水平地配置该定子铁心，并一面将该定子铁心围绕该轴心旋转一面从所述线圈端群的内径侧将清漆滴落到所述线圈端群上的工序。

根据本发明，由于将清漆支承构件配置成紧贴线圈端群的最外径面，即使清漆支承构件变形也不发生对转子的干扰，不会使旋转电机工作性能变差。而且，由于利用清漆支承构件防止清漆从线圈端群漏出到外径侧，使清漆沿线圈端流动并引导到槽内，从而抑制清漆粘附到定子铁心的外径侧轴向两端部。

又，由于将清漆支承构件配置成紧贴线圈端群的最外径面后，将定子铁心配置成轴心为水平，并将清漆从内径侧滴落到线圈端群，使清漆沿线圈端流入到槽内，不从线圈端群漏出到外径侧，从而抑制清漆粘附到定子铁心的外径侧轴向两端部。而且，由于清漆滴落时，定子铁心以轴心为中心进行旋转，促进清漆沿线圈端流入到槽内。

附图说明

图1是示出装载一本发明实施方式的定子的车辆用交流发电机的纵剖视图

图2是示出一本发明实施方式的定子的立体图。

图3是示出一本发明实施方式的定子的侧视图。

图4是以图解方式示出一本发明实施方式的定子中定子线圈的单相线圈的后侧端面图。

图5是说明构成一本发明实施方式的定子的定子线圈组件的图。

图6是示出构成图5所示线圈组件的导线的立体图。

图7是示出构成图5所示线圈组件的导线对的立体图。

图8是示出一本发明实施方式的定子铁心在清漆涂敷前的状态的立体图。

图9是示出一本发明实施方式的定子铁心在清漆涂敷前的状态的侧视图。

图10是说明一本发明实施方式的定子铁心浸漆方法的图。

标号说明

8是定子，15是定子铁心，15a是槽，16是定子线圈，16f是前侧线圈端群，16r是后侧线圈端群，19是绝缘体，24是清漆支承构件，25是清漆，26是冷却风通路，30是导线(线材)，30a是线圈端，30b是槽收装部，35是根部，36是折弯部，37是倾斜部，40是线圈组件。

具体实施方式

下面，对附图说明本发明的实施方式。

图1是示出装载一本发明实施方式的定子的车辆用交流发电机的纵剖视图。

图1中，车辆用交流发电机100具有由铝制的前侧托架1和后侧托架2构成的壳3、旋转自如地设置在该壳3并在一端部固定带轮4的轴6、固定在该轴6上并配置在壳3内的转子7、固定在该转子7的轴向两端部的风扇5、固定在壳3中以便包围转子7的定子8、固定在轴6的另一端部并将电流供给转子7的一对集电环9、在各集电环9的表面上滑动的一对电刷10、收装该电刷10的刷握11、电连接到定子8并将定子8产生的交流整流成直流的整流器12、以及安装在嵌附于刷握11的散热片17上并调整定子8产生的交流电压的大小的调压器18。

而且，转子7具有流通电流并产生磁通的励磁线圈13、以及设置成覆盖该励磁线圈13并由其磁通形成磁极的一对磁极铁心20、21。一对磁极铁心20、21是铁制的，在外周缘部往圆周方向以等角间距凸出分别将最外径面形成实质上梯形的8个爪状磁极22、23，并使这些爪状磁极22、23对置成咬合，从而固定于轴6。

接着，参照图2至图10说明定子8的具体结构。这里，图2和图3分别是示出一本发明实施方式的定子立体图和侧视图，图4是以图解方式示出一本发明实施方式的定子中定子线圈的单相线圈的后侧端面图，图5是说明构成一本发明实施方式的定子的定子线圈组件的图，图6是示出构成图5所示线圈组件的导线的立体图，图7是示出构成图5所示线圈组件的导线对的立体图，图8和图9分别是示出一本发明实施方式的定子铁心在清漆涂敷前的状态的立体图和侧视图。图10是说明一本发明实施方式的定子铁心浸漆方法的图。图4中，实线表示后侧的布线，虚线表示前侧的布线，黑点表示接合部。

如图2和图3所示，定子8包含由磁钢片叠层体组成的圆筒状定子铁心15、以及卷绕在该定子铁心15上的定子线圈16。

在定子铁心15上，往圆周方向形成例如96个往内径侧开口的槽15a。即，以每一磁极2个的比率形成槽15a。然后，将绝缘体19装到各槽15a内，使定子铁心15与定子线圈16可靠地电绝缘。将各绝缘体19在槽15a中安装成沿槽15a的内壁且往轴向两端伸出规定的量。

又，将玻璃环氧树脂等组成的片状清漆支承构件24安装成紧贴定子线圈16的线圈端群16f、16r的最外径面且遍及线圈端群16f、16r的整周。线圈端群16f、16r的轴端面和最内径面无清漆支承构件，暴露出来。进而，将清漆25从内径侧涂覆到线圈端群16f、16r，这将在后面阐述。

又，利用前侧托架1和后侧托架2加压夹持定子铁心15的外径侧轴向两端部，从而安装定子8，并且在爪状磁极22、23的外径面与定子铁心15的内径面之间形成均匀的气隙。

接着，说明定子线圈16的结构。

首先，参照图4说明构成定子线圈16的单相线圈的结构。这里，为了说明方便，将导线30在槽15a内的收装位置从内径侧开始，取为地址1、地址2、地址3、地址4。

a相线圈161包含由作为分别加以绝缘包覆的矩形截面连续铜线组成的线材的1根导线30形成的第1至第4线圈31～34。以波状绕法构成第1线圈31，使1根导线30在槽号1至91每6个槽的槽15a中交替采用地址4和地址3。以波状绕法构成第2线圈32，使1根导线30在槽号1至91每6个槽的槽15a中交替采用地址3和地址4。以波状绕法构成第1线圈33，使1根导线30在槽号1至91每6个槽的槽15a中交替采用地址2和地址1。以波状绕法构成第4线圈34，使1根导线30在槽号1至91每6个槽的槽15a中交替采用地址1和地址2。于是，各槽15a内往径向将4根导线30排成1列，使其围绕绝缘体19，并将矩形截面的纵向与径向对齐。

然后，在定子铁心15的后侧，利用TIG(Tungsten Inert Gas：钨惰性气体)焊接，将从91号和1号的槽伸出的第1和第3线圈31、33的各端部接合。即，将第1线圈的端部31b与第3线圈33的端部33a接合，将第1线圈31的端部31a与第3线圈33的端部33b接合，形成2匝的波状卷绕线圈。

在定子铁心15的前侧，利用TIG焊接，将从91号和1号的槽伸出的第2和第4线圈32、34的各端部接合。即，将第2线圈32的端部32a与第4线圈34的端部34b接合，将第2线圈32的端部32b与第4线圈34的端部34a接合，形成2匝的波状卷绕线圈。

接着，切断从61号和67号的槽15a延伸到后侧的第2线圈32的导线30的部位，切断从67号和73号的槽15a延伸到后侧的第1线圈31的导线30的部位。然后，利用TIG焊接，将从61号的槽15a的地址3伸出的第2线圈32的切断端32c和从67号的槽15a的地址3伸出的第1线圈31的切断端31c接合。由此，形成串联第1至第4线圈31～34的4匝波状卷绕线圈(a相线圈161)。而且，从67号的槽15a的地址4伸出的第2线圈32的切断端32d和从73号的槽15a的地址4伸出的第1线圈31的切断端31d成为此a相线圈161的两端部。例如，第1线圈31的切断端31d成为此a相线圈161的引出线(O)，第2线圈32的切断端32d成为a相线圈161的中性点(N)。

虽然未示出，但以同样的方式将卷绕导线30的槽15a各错开1个槽，分别形成d相线圈、c相线圈、f相线圈、b相线圈和e相线圈。然后，将a相线圈161卷装到地址1、地址7、……、地址91的槽群，将d相线圈卷装到地址2、地址8、……、地址92的槽群，将c相线圈卷装到地址3、地址9、……、地址93的槽群，将f相线圈卷装到地址4、地址10、……、地址94的槽群，将b相线圈卷装到地址5、地址11、……、地址95的槽群，将e相线圈卷装到地址6、地址12、……、地址96的槽群。

这里，取连接a相线圈、b相线圈和c相线圈的中性点(N)的Y形接线，并取连接d相线圈、e相线圈和f相线圈的中性点(N)的Y形接线，则构成由2组三相交流线圈组成的定子线圈16。

又，将a相线圈与d相线圈串联，b相线圈与e相线圈串联，c相线圈与f相线圈串联。然后，将串联的3个线圈取为Y形接线，则构成由1组三相交流线圈组成的定子线圈16。

再者，三相交流线圈也可将3个相线圈取为Δ形接线，以代替Y形接线。

能用图5所示的线圈组件40构成定子线圈16。

以在同一平面上将按1槽距平行排列的12根导线折叠成雷闪状的方式，制作此线圈组件16。

如图6所示，雷闪状折叠的各导线30弯曲并形成以6槽距(6P)排列线圈端30a连接的直线状槽收装部30b的平面图案。于是，由线圈端30a将邻接的槽树脂部30b错开导线30的宽度(w)。

将图7所示那样把这样折叠形成的2根导线30错开6槽距并使收装部30b重叠地排列的成对的导线30以各错开1槽距的方式排列6对，从而构成线圈组件40。

把这样构成的线圈组件40叠成2层，装到各槽15a中配置绝缘体19的定子铁心15。由此，将各导线30卷绕成在每6个槽的槽15a内往深度方向交替采用内层和外层，从而构成图4的第1至第4线圈31～34。然后，根据图4所示的接线方法加以接线，构成串联第1至第4线圈31～34的4匝波状卷绕线圈组成的a相线圈161、b相线圈、c相线圈、d相线圈、e相线圈、f相线圈。由此，如图8和图9所示，得到将定子线圈16装到定子铁心15的定子8A。

各线圈端30a形成的形状为：从槽15a伸出轴向后，往圆周方向倾斜延伸，接着折回径向内侧(或外侧)，并接着往圆周方向倾斜延伸，从轴向插入到隔开6槽的槽15a。即，线圈端30a包含从槽15a伸出到轴向的一对根部35、折回到径向内侧(或外侧)的折弯部36和连接一对的根部35和折弯部36的一对圈心部37。而且，安装在槽15a中的绝缘体19从定子铁心15的轴向两端面分别伸出2毫米(mm)左右，覆盖线圈端30a的根部35。

又，在定子铁心15的后侧，往圆周方向以1槽距将线圈端30a整齐地排成2列，构成后侧线圈端群16r。在定子铁心15的前侧，往圆周方向以1槽距将线圈端30a整齐地排成2列，构成前侧线圈端群16f。

接着，安装片状清漆支承构件24，使其紧贴线圈端群16f、16r的最外径面，而且遍及线圈端群16f、16r的整周。这时，将清漆支承构件24配置成覆盖线圈端30a的圈心部37。对定子铁心15的轴向而言，清漆支承构件24的一端与绝缘体19从槽15a的伸出端位置相同。

然后，利用定子保持机构(未示出)将定子铁心15保持成其轴心为水平，并且如图10所示，一面使定子铁心15以其轴心为旋转中心进行旋转，一面从定子线圈16的内径侧将清漆25滴落到线圈端群16f、16r。

滴落到线圈端群16f、16r的清漆25顺着线圈端30a浸透到线圈端群16f、16r内。于是，清漆25顺着线圈端30a到达根部35时，被引导到绝缘体19，并浸透到槽15a内。这时，由于定子铁心15以轴心为中心进行旋转，清漆25在线圈端30a的根部35之间通过，不流出到定子铁心15的外径侧。因此，清漆25难于粘附在定子铁心15的轴向两端面，尤其不粘附在定子铁心15的轴向两端面的外径侧。

然后，如果清漆25的涂敷结束，就对清漆25加热并使其硬化后，得到图2和图3所示的定子8。

这样，清漆25不粘附在定子铁心15的轴向两端面的外径侧，所以将定子8安装成定子铁心15的外径侧轴向两端面(铁心支承部)紧贴前侧托架1和后侧托架2。因此，即使安装定子8的车辆用交流发电机100受到发动机振动，也确保定子8的支承强度，能实现长期稳定的定子8的安装性能。

由于绝缘体19从槽15a伸出以覆盖线圈端30a，因此能对导线30与槽15a的轴向两端的开口缘磨擦而使电绝缘性恶化防患于未然。

由于将清漆支承构件24配置得与绝缘体19的从槽15a的伸出端邻接，在清漆25的涂敷工序中，将沿线圈端30a流到根部35的清漆25引导到绝缘体19并导入槽15a内，不从清漆支承构件24与绝缘体19之间漏出到外径侧。因此，能使足够量的清漆25浸渍在槽15a内，而不过度涂敷清漆25。

定子线圈16包含第1至第4线圈31～34，这些线圈将导线30卷绕成在定子铁心15的轴向一端面的槽外和另一端面的槽外交替折回，并且在每6个槽的槽15a内交替采用内层和外层。而且，以1槽距往圆周方向将线圈端30a整齐地排成2列，构成线圈端群16f、16r。因此，线圈端群16f、16r的最外径面形成无凹凸的平滑圆柱面，所以能将清漆支承构件24配置成均匀地贴紧线圈端群16f、16r的最外径面，抑制发生剥落。

又，在圆周方向邻接的线圈端30a的根部35之间沿定子铁心15的轴向端面形成冷却风通路26，使其在径向连接成内径至外径。因此，车辆用发电机100工作时，由于风扇5的旋转驱动而从内径侧吹到线圈端群16f、16r的冷却风通过冷却风通路26，对线圈端群16f、16r内部进行冷却，并往外径侧排出，从而能有效冷却线圈端群16f、16r。

仅在线圈端群16f、16r的外径侧配置清漆支承构件24。因此，线圈端群16f、16r的内径面被暴露在由于风扇5的旋转驱动而吹到线圈端群16f、16r的冷却风中，能有效冷却线圈端群16f、16f。即使假设清漆支承构件24变形或卷起，虽然干扰作为固定侧的壳3，但也不干扰作为活动侧的转子7，因而并不使旋转电机的工作性能降低。

又，将清漆支承构件24配置成紧贴线圈端群16f、16r的最外径面且遍及整周后，配置定子铁心15，使其轴心为水平，并且一面将定子铁心15以其轴心为旋转中心进行旋转，一面将清漆25从线圈端群16f、16r的内径侧滴落。因此，利用清漆支承构件24防止漏出到外径侧，所以消除清漆25被从线圈端群16f、16r吹散并粘附在其它设备而造成维护费事、花费用这以往的弊病，抑制清漆25粘附在定子铁心15的外径侧轴向两端面。而且，由于清漆25沿线圈端30a流通，并导入槽15a内，能使足够量的清漆25浸渍在槽25中，而不过度涂敷清漆25。又，由于能将清漆滴嘴(未示出)配置在线圈端群16f、16r的内径侧，与将清漆滴嘴配置在线圈端群16f、16r的外径侧时相比，可望制造装置小型化并提高制造效率。

上述实施方式说明了车辆用交流发电机，但本发明用于交流电动机、交流电动发电机等旋转电机也同样有效。

上述实施方式中，往圆周方向以1槽距将线圈端30a排成2列，但线圈端30a的径向列数不限于此，也可为1列或不少于3列。例如，若将线圈组件40叠3层并装到定子铁心15，则构成线圈端30a为3列并往圆周方向以1槽距排列的线圈端群16f、16r。

线圈端30a在径向有多列时，线圈端30a的高度(定子铁心15的轴向端面至折弯部36的顶部的高度)可为高达内径侧的线圈端30a的程度。这时，线圈端群16f、16r的外形形状为遵循杯状的前侧托架1和后侧托架2的内形形状的形状，能抑制定子线圈16与壳3的干扰，合理地将定子8装到壳3。

上述实施方式中，将清漆支承构件24的一端配置在对定子铁心15的轴向与绝缘体19的从槽15a的伸出端相同高度的位置，但将清漆支承构件24的一端配置成与绝缘体19的从槽15a的伸出端邻接即可。也就是说，可将清漆支承构件24的一端配置在对定子铁心15的轴向稍微高于绝缘体19的从槽15a伸出端的位置。这时，需要将清漆支承构件24的一端与绝缘体19的从槽15a的伸出端之间的间隙设定成沿线圈端30a流来的清漆25流到绝缘体19内，而不从清漆支承构件24与绝缘体19的间隙漏出到外径侧。还可将清漆支承构件24配置成对定子铁心15的轴向与绝缘体19的从槽15a的伸出端重叠。这时，需要设定清漆支承构件24的一端与绝缘体19的从槽15a的伸出端之间的重叠量，以确保冷却风通路26。

又，在定子铁心15的清漆涂敷工序中，可握紧定子铁心15的内径面并旋转定子铁心15，也可握紧定子铁心15的外径面并旋转定子铁心15。而且，握紧定子铁心15的外径面时，从定子铁心15的内径侧滴落清漆25的清漆滴嘴的自由度增加，容易控制。

上述实施方式中，将定子铁心15的轴向两端面形成与轴向正交的平坦面，但也可切削定子铁心15的外径侧，形成小径部，并利用其阶梯差部由前侧托架1和后侧托架2对定子铁心15进行加压并夹持。

上述实施方式中，对定子铁心16的线材使用连续铜线组成的导线30，但也可用U状导体段代替导线。这时，也能构成往圆周方向以1槽距将线圈端整齐地排成2列的线圈端群，因而能将清漆支承构件24配置成紧贴线圈端群的最外径面，从而取得相同的效果。

上述实施方式中，将矩形截面的导线30用作线材，但导线的截面形状不限于矩形，也可为圆形截面。还可将圆形截面的导线用作线材，并仅将其槽收装部形成矩形截面。

Claims (4)

1.一种旋转电机的定子，具有在圆周方向形成多个往内径侧开口的槽的圆环状定子铁心、以及卷绕在所述定子铁心上的定子线圈，其特征在于，

将绝缘体介入构成所述定子线圈的线材的槽收装部与所述槽的内壁面之间，而且分别安装在各所述槽中，使其从该槽伸出并覆盖该线材的线圈端的根部；

片状清漆支承构件在所述定子铁心的轴向上与所述绝缘体的从所述槽伸出的伸出端邻接，并将片状清漆支承构件配置成紧贴所述定子线圈的线圈端群最外径面而且遍及整周，遍及整周都露出所述线圈端群的最内径面和轴端面，并将清漆涂敷到所述线圈端群上。

2.如权利要求1中所述的旋转电机的定子，其特征在于，

所述线材是连续导线，

所述定子线圈具有多个线圈，使其卷绕成所述连续导线在所述定子铁心的轴向一端面侧的所述槽外和轴向另一端面侧的所述槽外交替折回并且在每规定槽数的所述槽内往槽深度方向交替采用内层和外层，

将在所述槽外折回的所述连续导线的线圈端在圆周方向排列整齐，从而构成所述线圈端群。

3.如权利要求1或2中所述的旋转电机的定子，其特征在于，

在圆周方向邻接的所述绝缘体的从所述槽部伸出的伸出部之间形成冷却风通路，使该冷却风通路沿所述定子铁心的轴向两端面从内径端至外径端。

4.一种旋转电机定子的制造方法，将清漆涂敷到卷绕在圆环状定子铁心上的定子线圈的线圈端群上，其特征在于，具有以下工序：

将绝缘体介入构成所述定子线圈的线材的槽收装部与所述槽的内壁面之间，而且分别安装在各所述槽中，使其从该槽伸出并覆盖该线材的线圈端的根部，将所述定子线圈卷绕在所述定子铁心上的工序；

使片状清漆支承构件在所述定子铁心的轴向上与所述绝缘体的从所述槽伸出的伸出端邻接，并使片状清漆支承构件紧贴所述线圈端群的最外径面而且配置成遍及整周的工序；以及

使所述定子铁心的轴心为水平地配置该定子铁心，并一面将该定子铁心围绕该轴心旋转一面从所述线圈端群的内径侧将清漆滴落到所述线圈端群上的工序。

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