CN103575209A - 旋转角传感器的旋转体 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种旋转角传感器的旋转体。防止磁体因嵌入成形时施加于磁体的应力差而产生裂纹。节气传感器中的节气门齿轮(11)是利用树脂将磁轭(45)和一对磁体(47)嵌入成形而成的树脂成形品。利用树脂形成的作为树脂部的齿轮主体(110)具有圆筒状的毂部(113)。磁轭(45)形成为环状且以与齿轮主体(110)同轴状配置在齿轮主体(110)的毂部(113)。一对磁体(47)形成为圆弧状且以与磁轭(45)的内周面相对状配置于磁轭(45)的内周面。磁轭(45)和一对磁体(47)整个埋设在齿轮主体(110)的毂部(113)中。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于检测旋转侧构件的旋转角的旋转角传感器的旋转体。
背景技术
作为旋转角传感器,例如在内燃机用的节气控制装置中存在用于检测节气门的旋转角、即所谓的开度的节气传感器(旋转角检测装置)。在节气传感器中包括:磁检测元件,其设置在节气门体侧;以及作为旋转体的节气门齿轮,该旋转体具有构成磁路的一对磁体(永久磁铁)和磁轭,节气传感器根据磁检测元件所输出的信号以非接触状态检测节气门齿轮的旋转角来作为节气开度。节气门齿轮是利用树脂嵌入成形一对磁体和磁轭而成的树脂成形品。利用树脂形成的作为树脂部的齿轮主体在其外周部具有齿轮部,且在该齿轮主体的内周部具有圆筒状的毂部。另外,磁轭形成为环状,且以与齿轮主体的毂部呈同轴状配置于齿轮主体的毂部。另外,磁体形成为圆弧状,且呈相对状配置于磁轭的内周面。传感器主体以与节气门齿轮的毂部非接触的状态插入到节气门齿轮的毂部内。另外,这样的节气门齿轮和节气传感器例如记载在专利文献1中。
专利文献1:日本特开2004-332632号公报
采用以往的节气门齿轮(参照专利文献1),虽然在齿轮主体的毂部(树脂部)中埋设有磁轭和一对磁体,但是一对磁体的内周面自齿轮主体的毂部的内周面暴露。另外,由于磁体形成为圆弧状(也称作瓦状),因此,与小片状的磁体相比,磁体的表面积较大。因而,在嵌入成形磁体时,对被树脂埋设的面(除了内周面和外周面(与磁轭相面对的面)之外的其余的面)施加熔融树脂的压力(称作“树脂压”),对磁体的未被埋设的面(内周面)未施加树脂压。因此,在被树脂埋设的面与未被树脂埋设的面之间产生校大的应力差,从而在极端的情况下有可能在磁体中产生裂纹。另外,磁体的裂纹会改变磁特性,对节气开度的检测产生影响,因此期望其对策。
发明内容
本发明欲解决的课题在于,防止磁体因嵌入成形时施加于磁体的应力差而产生裂纹。
上述课题能够利用本发明来解决。
第1技术方案是一种旋转角传感器的旋转体,该旋转角传感器包括旋转体和设置于固定侧构件的磁检测元件,该旋转体具有用于构成磁路的磁轭和一对磁体,该旋转角传感器根据上述磁检测元件所输出的信号以非接触状态检测上述旋转体的旋转角,上述旋转体是利用树脂将上述磁轭和上述一对磁体嵌入成形而成的树脂成形品,该旋转角传感器的旋转体的特征在于,利用树脂形成的作为树脂部的旋转体主体具有圆筒状的毂部,上述磁轭形成为环状且以与上述旋转体主体同轴状配置在上述旋转体主体的毂部,上述一对磁体形成为圆弧状且以与上述磁轭的内周面相对状配置于上述磁轭的内周面,上述磁轭和上述一对磁体整个埋设在上述旋转体主体的毂部中。采用该构成,由于磁轭和一对磁体整个埋设在旋转体主体的毂部中,因此,熔融树脂的树脂压力施加于磁体中的除了面向磁轭的外周面之外的剩余的所有面。因此,能够降低施加于磁体的应力差,能够防止磁体因该应力差而产生裂纹。
根据第1技术方案,在第2技术方案中,在上述旋转体主体的毂部形成有空间部,该空间部与上述一对磁体的周向上的端面隔着薄壁状的分隔壁相邻。因而,利用形成在旋转体主体的毂部中的空间部,能够缓和由在使用环境下的冷热循环引起的毂部收缩时的应力。进而,能够防止毂部的裂纹即所谓的树脂裂纹。
根据第2技术方案,在第3技术方案中,在上述分隔壁中形成有凹部,该凹部连通于上述空间部,且呈朝向上述磁体的端面侧去而变窄的形状。因而,能够抑制在磁体的周向上的端面与分隔壁的凹部之间生成树脂飞边。
根据第1技术方案~第3技术方案中的任一项技术方案,在第4技术方案中,在上述旋转体主体的毂部的轴线方向上的一端面形成有轴线方向孔部,该轴线方向孔部沿着该毂部的轴线方向延伸,且到达上述磁体的端面和上述磁轭的端面。因而,将与轴线方向孔部相对应的模具部分设定在旋转体的成形模具中,能够利用该模具部分支承磁体和磁轭。
附图说明
图1是表示一实施方式的内燃机用的节气控制装置的剖视图。
图2是表示节气门齿轮的俯视图。
图3是表示节气门齿轮的仰视图。
图4是图2的IV-IV向视剖视图。
图5是图2的V-V向视剖视图。
图6是图2的VI-VI向视剖视图。
图7是图4的VII-VII向视剖视图。
图8是表示节气门齿轮的分解立体图。
图9表示节气门齿轮的成形模具,是与图4相对应的剖视图。
图10表示节气门齿轮的成形模具,是与图5相对应的剖视图。
图11表示节气门齿轮的成形模具,是与图6相对应的剖视图。
图12表示节气门齿轮的成形模具,是与图7相对应的局部剖视图。
具体实施方式
下面,使用附图说明用于实施本发明的一实施方式。在本实施方式中,作为旋转角传感器,例示内燃机用的节气控制装置所采用的节气传感器。为了便于说明,从内燃机用的节气控制装置开始进行说明。图1是表示内燃机用的节气控制装置的剖视图。另外,节气控制装置100的基本结构与专利文献1所述的节气控制装置大体上是同样的,因此,在此只是说明大概。
如图1所示,上述节气控制装置(标注附图标记100)包括节气门体1。节气门体1一体地具有孔部20和马达外壳部24。在孔部20内有形成在图1中沿纸面表背方向贯通的进气通路1a。在形成在孔部20的左右两侧的轴承部21、22上以能够转动的方式支承有节气门轴9,该节气门轴9沿进气通路1a的径向(图1中的左右方向)横穿该进气通路1a。在节气门轴9上设有蝶式的节气门2。节气门2通过利用节气门轴9的转动来打开或关闭进气通路1a,从而控制在进气通路1a中流动的吸入空气量。另外,节气门轴9相当于本说明书中所说的“旋转侧构件”。
在上述节气门轴9的将上述一个(图1中的右侧)轴承部22贯穿的一端部(图1中的右端部)设有由扇形齿轮构成的节气门齿轮11。在节气门体1与节气门齿轮11之间安装有回位弹簧12。回位弹簧12始终对节气门齿轮11向节气门2关闭的方向施力。在节气门齿轮11与罩18(见后述)之间设有用于检测节气门2的节气开度、即节气门轴9的旋转角度的节气传感器(也称作节气开度传感器、节气位置传感器等)44。节气门齿轮11是利用齿轮主体110的树脂嵌入成形用于构成磁路的磁轭45和一对磁体47而成的树脂成形品。之后对节气门齿轮11详细地进行说明。另外,磁轭45屏蔽一对磁体47,并且与一对磁体47协作来构成磁路。另外,节气门齿轮11相当于本说明书中所说的“旋转体”、“树脂成形品”。另外,节气传感器44相当于本说明书中所说的“旋转角传感器”。
在上述节气门体1的马达外壳部24内收纳有马达4。在马达4的向反插入侧(图1中的右方)突出的输出旋转轴上设有小齿轮(马达小齿轮)32。另外,在设置在节气门体1的右侧面的中间轴34上以能够旋转的方式支承有中间齿轮14。中间齿轮14具有齿轮径不同的两个齿轮部14a、14b。大径侧的齿轮部14a啮合于小齿轮32,小径侧的齿轮部14b啮合于上述节气门齿轮11。因而,马达4的驱动力通过小齿轮32、中间齿轮14、节气门齿轮11被传递到节气门轴9。利用节气门轴9的转动使节气门2打开或关闭。另外,利用小齿轮32、中间齿轮14以及节气门齿轮11构成减速齿轮机构35。
在上述节气门体1的右侧面设有用于覆盖上述减速齿轮机构35等的罩18。在罩18的内侧面设有上述节气传感器44的传感器主体50。传感器主体50是通过在外壳(保持架)52内收容传感器IC54而构成的。传感器主体50以与上述节气门齿轮11的齿轮主体110的毂部113(见后述)非接触的状态插入到上述节气门齿轮11的齿轮主体110的毂部113内。另外,传感器IC54例如是采用了强磁性磁阻元件(MRE)的磁电转换IC,该强磁性磁阻元件用于检测节气门齿轮11随着其一对磁体47的NS方向的变化而产生的磁力的强度,并且输出与该磁力的强度相应的电信号。节气传感器44根据传感器IC54与节气门齿轮11的旋转相应地输出的信号,检测节气门齿轮11的旋转角度来作为节气开度。传感器IC54的输出侧连接于汽车的发动机控制单元即所谓的ECU等控制部件(省略图示)。另外,传感器主体50除了采用传感器IC(磁电转换IC)54之外,也可以采用霍尔元件、霍尔IC、磁阻元件等磁检测元件来构成。此外,罩18相当于本说明书中所说的“固定侧构件”、“节气门体侧构件”。另外,传感器IC54相当于本说明书中所说的“磁检测元件”。
接着,对上述节气门齿轮11进行说明。图2是表示节气门齿轮的俯视图,图3是同一节气门齿轮的仰视图,图4是图2的IV-IV向视剖视图,图5是图2的V-V向视剖视图,图6是图2的VI-VI向视剖视图,图7是图4的VII-VII向视剖视图,图8是表示节气门齿轮的分解立体图。另外,为了便于说明,将节气门体1侧(图1中的左侧)作为上表面侧、并将上述罩18侧(图1中的右侧)作为下表面侧来说明节气门齿轮11。
如图2所示,节气门齿轮11具有由树脂形成的作为树脂部的齿轮主体110。齿轮主体110在其外周部具有扇形的齿轮部112,且在其内周部具有圆筒状的毂部113。齿轮部112和毂部113形成为同轴状。齿轮部112自毂部113的下部突出到外周侧(参照图4~图6及图8)。如图4所示,在上述毂部113的上表面以同轴状形成有环状槽部114。由此,在毂部113的上端部,呈内外双层筒状形成有内筒部115和外筒部116。外筒部116的上端面以比内筒部115的上端面高的方式向上方伸出。另外,齿轮主体110相当于本说明书中所说的“旋转体主体”。
在上述毂部113的内筒部115内以同轴状设有呈圆板状的金属制的安装板118。即,安装板118的外周缘形成为凹凸状(参照图8),通过安装板118的外周缘埋设在毂部113的内筒部115、即树脂部中,安装板118以相对于毂部113止转状态与毂部113一体化。在安装板118的中央部形成有包括一对平行面的形状(日文:二面幅状)的安装孔119。通过将安装孔119以相对于上述节气门轴9(图1参照)止转的状态嵌合于该节气门轴9的右端部且将该端部铆接紧固于该节气门轴9的右端部,将安装板118与节气门轴9安装成一体。
如图4所示,在上述毂部113下部的内周部利用嵌入成形埋设有上述磁轭45和上述一对磁体47(参照图7)。如图8所示,磁轭45利用磁性材料形成为圆筒型环状。另外,磁体47形成为沿着磁轭45的内周面的圆弧状。一对磁体47形成为相同形状。而且,如图7所示,在磁轭45的内周面,一对磁体47呈相对状、即以节气门齿轮11的轴线L为中心的点对称状配置。在磁体47的周向上的相邻的端面47a的相互之间设定有预定的间隔(参照图8)。磁轭45和一对磁体47整个埋设在毂部113、即树脂部中(参照图2~图7)。
如图3所示,在上述齿轮主体110的毂部113中,一对空间部121以节气门齿轮11的轴线L为中心形成为点对称状。空间部121相对于毂部113的下表面在磁体47的周向上的相邻的端面47a的相互之间形成为凹状。空间部121开口于毂部113的下表面和内周面(参照图6和图7)。如图7所示,在空间部121与磁体47的周向上的端面47a之间形成有由树脂构成的薄壁状的分隔壁122。另外,如图4所示,空间部121的在毂部113的轴线方向上的高度(深度)H设定为与从毂部113的下表面到磁体47的上表面的高度相同或者大致相同。
如图3所示,在上述空间部121的在上述毂部113的周向上的两侧壁面上形成有沿着毂部113的轴线方向(上下方向)延伸的直线状的条形槽124(参照图7)。条形槽124与最靠近的磁体47的周向上的端面47a的径向上的中央部相对应。条形槽124形成为截面三角形形状,呈朝向最靠近的磁体47的周向上的端面47a去而变窄的形状。另外,条形槽124的顶端部抵接或者接近于最靠近的磁体47的周向上的端面47a。另外,条形槽124相当于本说明书中所说的“凹部”。
如图3所示,在上述毂部113的轴线方向上的一端面、即下端面,针对每一个磁体47形成有两个纵孔126,以节气门齿轮11的轴线L为中心呈点对称状形成有共计4个纵孔126。如图5所示,纵孔126自毂部113的下端面沿着毂部113的轴线方向朝向上方以直线状延伸,该纵孔126的上端面到达磁轭45和磁体47的下表面。纵孔126俯视时(参照图3)形成为沿着毂部113的径向延伸的长细状。由此,磁轭45的下端面的内周部和磁体47的下端面的外周部通过纵孔126局部地暴露。另外,针对一个磁体47的两个纵孔126和针对另一个磁体47的两个纵孔126以与节气门齿轮11的轴线L正交、且通过两空间部121的周向上的中心的直线L1为基准配置成点对称状。另外,纵孔126相当于本说明书中所说的“轴线方向孔部”。
接着,对上述节气门齿轮11的成形方法的成形模具进行说明。图9表示节气门齿轮的成形模具,是与图4相对应的剖视图,图10是同一成形模具的与图5相对应的剖视图,图11是同一成形模具的与图6相对应的剖视图,图12是同一成形模具的与图7相对应的局部剖视图。
如图9~图12所示,作为模具的成形模具130包括作为固定模具的上模132、和能够相对于上模132合模及开模的作为可动模具的下模134。
如图9所示,在上述上模132的下表面形成有与上述节气门齿轮11(参照图2~图7)的上表面侧相对应的形状的成形面136。在成形面136上设有芯模137,该芯模137的形状与节气门齿轮11的齿轮主体110的毂部113(参照图4~图7)的上表面侧的端部的内周面相对应。芯模137的中央部的下端面面向上述安装板118的上表面和下模134的芯模141(见后述)的突起部142的顶端面(上端面)。另外,在成形面136中形成有用于形成齿轮主体110的环状槽部114(参照图4)的环状凸部138。
在上述下模134的上表面形成有与上述节气门齿轮11(参照图2~图7)的下表面侧相对应的形状的成形面140。在成形面140上设有芯模141,该芯模141的形状为与齿轮主体110的毂部113(参照图4~图7)的内周面相对应的形状的圆柱状。上述安装板118的下表面面向芯模141的上端面。另外,在芯模141的上端面中形成有突起部142。安装板118的安装孔119嵌合于突起部142。
如图10所示,在上述下模134的成形面140上设有位于芯模141的周围的4个(在图10中表示两个)带板状的支承部143(参照图12)。在支承部143的上端部的外周部形成有将该支承部143的外侧降低而成的字母L形的切槽144(参照图10)。另外,支承部143是分别与上述齿轮主体110的纵孔126(参照图3和图5)相对应的模具部分。
如图12所示,在上述下模134的芯模141的外周面形成有呈四棱柱状的一对成形凸部145。成形凸部145的下端面与成形面140相连续(参照图11)。成形凸部145是与上述齿轮主体110的空间部121(参照图6和图7)相对应的模具部分。另外,如图12所示,在成形凸部145的在芯模141的周向上的两侧面上形成有沿着芯模141的轴线方向(上下方向)延伸的直线状的突条146(参照图11)。突条146是与上述齿轮主体110的条形槽124(参照图7)相对应的模具部分。
接着,对使用上述成形模具130而将节气门齿轮11成形的成形方法进行说明。在成形模具130的开模状态下,在下模134的4个支承部143(参照图12)的切槽144中嵌合磁轭45的下端部(参照图10)。此时,磁轭45的下端面抵接于支承部143的切槽144的下表面。与此同时,磁轭45的下端部的内周面抵接于切槽144的侧面。由此,磁轭45以在径向上被定位的状态支承在4个支承部143上。
另外,沿着磁轭45的内周面配置一对磁体47(参照图12)。此时,随着在下模134的一对成形凸部145相互之间嵌合磁体47,磁体47的周向上的端面47a抵接或者接近于成形凸部145的突条146的顶端缘。由此,一对磁体47在周向上被定位。与此同时,通过磁体47的下端面抵接于4个支承部143的上端面,一对磁体47被支承在4个支承部143上(参照图10)。在该状态下,磁体47的上表面和磁轭45的上表面构成大致相同的平面。另外,在下模134的芯模141的上端面上配置安装板118(参照图9)。安装板118的安装孔119嵌合于突起部142。由此,安装板118以在周向上被定位的状态支承在芯模141上。
之后,下模134合模于上模132(参照图9~图12)。由此,在上模132与下模134之间形成用于形成节气门齿轮11(参照图2~图7)的作为成形空间的模腔150。另外,安装板118被夹持在上模132的芯模137与下模134的芯模141之间(参照图9)。在该状态下,通过将熔融树脂以预定的注射压力从上模132的注射浇口(省略图示)注射并填充到模腔150内,将节气门齿轮11树脂成形。此时,磁轭45和安装板118以及一对磁体47利用熔融树脂进行嵌入成形。磁轭45和安装板118以及一对磁体47通过利用树脂进行嵌入成形而与齿轮主体110一体化。另外,熔融树脂以将磁轭45和一对磁体47整个埋设在树脂部中的方式蔓延。
通过进行上述的嵌入成形,磁轭45和安装板118以及一对磁体47(详细地讲是外周部)被用于形成齿轮主体110的熔融树脂埋设,利用该树脂固定在预定位置。另外,在熔融树脂固化之后,通过开模,取出将一对磁体47、磁轭45、安装板118与作为树脂部的齿轮主体110一体化而成的节气门齿轮11(参照图2~图7)。另外,通过将下模134的具有突条146的成形凸部145(参照图11和图12)撤去,形成齿轮主体110的下面侧中的具有条形槽124的一对空间部121(参照图3)。另外,通过将下模134的支承部143(参照图5)撤去,形成齿轮主体110的下表面侧的4个纵孔126(参照图3和图5)。
采用上述的节气门齿轮11(参照图2~图7),由于磁轭45和一对磁体47整个埋设在齿轮主体110的毂部113中,因此,熔融树脂的树脂压力施加于磁体47中的除了面向磁轭45的外周面之外的剩余的所有面。因此,能够降低施加于磁体47的应力差,能够防止磁体47因该应力差而产生裂纹。
另外,在齿轮主体110的毂部113中形成有空间部121(参照图7),该空间部121与磁体47的周向上的端面47a隔着薄壁状的分隔壁122相邻。因而,利用形成在齿轮主体110的毂部113中的空间部121,能够缓和由使用环境下的冷热循环引起的毂部113收缩时的应力。进而,能够防止毂部113的裂纹即所谓的树脂裂纹。
另外,在分隔壁122中形成有连通于空间部121且呈朝向磁体47的端面侧去而变窄的形状的条形槽124(参照图7)。因而,能够抑制在磁体47的周向上的端面47a与分隔壁122的条形槽124之间生成树脂飞边。详细地讲,在磁体47的周向上的端面47a与条形槽的顶端部之间的微小的间隔中生成与该间隔相应的面积的树脂飞边。因此,通过形成呈朝向磁体47的端面侧去而变窄的形状的条形槽124,例如与条形槽形成为截面四边形形状的情况相比,能够减少与磁体47的周向上的端面47a和条形槽124的顶端部之间的微小的间隔相应的面积,能够抑制生成树脂飞边。
另外,在齿轮主体110的毂部113的轴线方向上的一端面形成有沿着该轴线方向延伸且到达磁体47的端面和磁轭45的端面的4个纵孔126(参照图3和图5)。因而,将与4个纵孔126相对应的模具部分作为4个支承部143(参照图5和图12)设定在节气门齿轮11的成形模具130的下模134中,能够利用该4个支承部143支承磁轭45和一对磁体47。
另外,能够将与齿轮主体110的毂部113的空间部121(参照图3和图7)相对应的模具部分作为成形凸部145(参照图11和图12)设定在成形模具130的下模134中,能够利用该成形凸部145形成空间部121。另外,将与分隔壁122的条形槽124(参照图3和图7)相对应的模具部分作为突条146(参照图11和图12)设定在成形模具130的下模134的成形凸部145上,能够利用该突条146形成条形槽124。另外,通过使磁体47的周向上的与突条146相对的端面47a抵接或者接近于该突条146,能够将一对磁体47在周向上定位(参照图12)。
本发明并不限定于上述实施方式,能够在不脱离本发明的主旨的范围内进行变更。例如,本发明的旋转角传感器的旋转体并不限于应用上述实施方式的节气传感器44的节气门齿轮11,能够应用于各种旋转角传感器的旋转体。例如,在用于控制流体的流量的流量控制阀中,能够应用于检测阀芯的旋转角(开度)的旋转角传感器的旋转体。另外,齿轮主体110的空间部121除了设置在一对磁体47的周向上的端面47a相互之间之外,也可以分别与磁体47的周向上的每个端面47a相对应地设置。另外,齿轮主体110的空间部121的条形槽124的截面并不限于截面三角形形状,也可以是截面半圆形形状、截面梯形形状、截面四边形形状等。另外,齿轮主体110的空间部121的条形槽124也可以省略。另外,齿轮主体110的纵孔126也可以针对每个磁体47设定3个以上。另外,磁轭45除了形成为圆筒型环状之外,也可以形成为字母C环状,另外,也可以将二分割而成的半圆弧状的半体彼此以构成圆环状的方式组合而构成磁轭。另外,在上述实施方式中,将成形模具130的上模132作为固定模具并将下模134作为可动模具,但也可以将下模134作为固定模具并将上模132作为可动模具。
附图标记说明
11、节气门齿轮(旋转体、树脂成形品);18、罩(固定侧构件、节气门体侧构件);44、节气传感器(旋转角传感器);45、磁轭;47、磁体;47a、周向上的端面;54、传感器IC54(磁检测元件);100、节气控制装置;110、齿轮主体(旋转体主体);113、毂部;121、空间部;122、分隔壁;124、条形槽(凹部);126、纵孔(轴线方向孔部)。
Claims (4)
1.一种旋转角传感器的旋转体,该旋转角传感器包括旋转体和设置于固定侧构件的磁检测元件,该旋转体具有用于构成磁路的磁轭和一对磁体,该旋转角传感器根据上述磁检测元件所输出的信号以非接触状态检测上述旋转体的旋转角,
上述旋转体是利用树脂将上述磁轭和上述一对磁体嵌入成形而成的树脂成形品,
该旋转角传感器的旋转体的特征在于,
利用树脂形成的作为树脂部的旋转体主体具有圆筒状的毂部,
上述磁轭形成为环状且以与上述旋转体主体同轴状配置在上述旋转体主体的毂部,
上述一对磁体形成为圆弧状且以与上述磁轭的内周面相对状配置于上述磁轭的内周面,
上述磁轭和上述一对磁体整个埋设在上述旋转体主体的毂部中。
2.根据权利要求1所述的旋转角传感器的旋转体,其特征在于,
在上述旋转体主体的毂部中形成有空间部,该空间部与上述一对磁体的周向上的端面隔着薄壁状的分隔壁相邻。
3.根据权利要求2所述的旋转角传感器的旋转体,其特征在于,
在上述分隔壁中形成有凹部,该凹部连通于上述空间部,且呈朝向上述磁体的端面侧去而变窄的形状。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的旋转角传感器的旋转体,其特征在于,
在上述旋转体主体的毂部的轴线方向上的一端面形成有轴线方向孔部,该轴线方向孔部沿着该毂部的轴线方向延伸,且到达上述磁体的端面和上述磁轭的端面。
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