CN104145406A - 电动机、尤其是散热器风扇电机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电动机(5),尤其是机动车的散热器风扇电机,其带有承载旋转场绕组(7)的定子(6)和相对该定子可转动地支承的转子(8)以及逆变器电子装置(15),其中,用于逆变器电子装置(15)的至少一个构件(32、34)的无绝缘的或漆绝缘的联接接触件(33、35)的和/或用于旋转场绕组(7)的漆绝缘的绕组端部(26)的若干个接触元件(31、41)装配到电路板(30)上,并且其中,接触元件(31、41)构造成夹接接触件或绝缘压穿端子接触件。
Description
技术领域
本发明涉及一种电动机,尤其是带有内转子的无刷电动机,优选是机动车的散热器风扇电机。
背景技术
此类电动机通常包括相对固定的定子或定片可转动地支承的转子或者动子。在无刷电动机中,定子经常装备有旋转场绕组,利用该旋转场绕组通过对其加载交流电产生磁旋转场。布置在基本上呈空心圆柱状的定子内部的转子通常配备有永久磁铁,其产生与定子的旋转场交互作用的转子磁场。
在无刷电动机中,设置用于供给定子绕组或者旋转场绕组的交流电通常由逆变器(逆整流器)产生。与此相关常见的逆整流器将直流电压,尤其机动车的车载网络电压转换成用于供给旋转场绕组的交流电压。在较小的电动机的情况下,该逆变器与配属的控制电子装置一起经常容纳到电子装置隔室(Elektronikfach)中,该电子装置隔室被集成到装配壳体中。
控制电子装置通常包括抗干扰扼流圈(EMV保护),必要时还包括抑制电容以及直流侧的一个或多个存储电容器或负载电容器(电解电容器)形式的蓄能器。抗干扰扼流圈和所述负载电容器或每个负载电容器以及其他尤其是功率半导体形式的主动构件通常装配在电路板上且在那里在电路技术上相互连接,这些主动构件以桥式电路电路连接且与旋转场绕组连接。构件的接触通常借助于焊接连接实现。
发明内容
因此,本发明的任务在于,说明一种所提及类型的电动机,其电子装置,尤其是其构件或联接部件能够以尽可能小的成本可靠地被接触。
根据本发明,该任务通过权利要求1的特征来解决。有利的变体方案、设计方案和改进方案是从属权利要求的主题。
为此,尤其用作机动车的散热器风扇电机的电动机包括以旋转场绕组缠绕的定子和相对该定子可转动地支承的转子以及用于将直流电压,尤其是机动车的网络电压转换成用于供给旋转场绕组的交流电压的逆变器电子装置。该逆变器电子装置尤其以若干个线圈或线圈绕组形式制成,它们优选彼此连接成或电路连接成三角电路。转子优选是永久激励的且为此配备有磁铁。
在逆变器电子装置的电路板上装配有用于逆变器电子装置的至少一个构件,尤其是所述负载电容器或每个负载电容器的无绝缘的联接接触件以及用于漆绝缘的接触元件或者联接接触件,尤其是用于旋转场绕组的绕组端部和/或用于抗干扰扼流圈的接触端部或线圈端部的若干个接触元件。接触元件构造成尤其用于所述负载电容器或每个负载电容器的夹接接触件,或构造成用于漆绝缘的线圈端部或者接触端部的绝缘压穿端子接触件(Schneidklemmkontakt)。
负载电容器的接触有利地借助于汇流条对或者一个或两个汇流条或大型汇流条实现。汇流条对具有与联接接触件的数量相应的数量的夹接接触件。对于汇流条对在电路板上的装配和/或保持而言,该电路板具有若干个插缝或者插孔,带有相应的插接部位的汇流条对插入其中。在此,汇流条对的至少一个汇流条的与其中一个插孔对应的插接部位合适地构造成压入销。所述压入销或每个压入销构造为楔形或箭头形的锚栓(Ankerstell)的构造方式使得所述汇流条或每个汇流条在电路板上在对应的插口或插孔中的可靠的固定成为可能。
对于尤其多个平行于接通的负载电容器器或存储电容器的节省空间的布置和可靠的接触而言,在汇流条对的两个优选彼此平行的汇流条中加工有与存储电容器的数量相应的数量的凹槽。经由这些凹槽,相应的负载电容器各自的与另外的汇流条夹接接触的联接接触件非接触式地且因此无接触地引导。
为了抑制泄漏电流以及为了避免温度引起的结晶现象,若干个凹槽在配属于汇流条对的两个汇流条的插缝或者插孔之间被加工到电路板中。这些凹槽优选裂缝状地设计且与汇流条平行地延伸。
在所述绝缘压穿端子接触件或每个绝缘压穿端子接触件的特别有利的设计方案中,该绝缘压穿端子接触件在其两个绝缘压穿端子支脚之间具有在绝缘压穿端子方向上由插入通口朝向接触件底部延伸的带有联接到插入通口上的预切区域的绝缘压穿端子缝隙。适合地,该绝缘压穿端子缝隙是锋利的并且导致绝缘压穿端子接触件的相应的切割支脚到旋转场绕组的绕组端部或者抗干扰扼流圈的漆绝缘的联接接触件的漆绝缘部中的可靠的切入。
根据绝缘压穿端子接触件的这个设计方案的适宜的改进方案,用于联接接触件的漆绝缘部的磨掉区域在绝缘压穿端子方向上联接到绝缘压穿端子缝隙的预切区域上。磨掉区域沿着绝缘压穿端子缝隙在绝缘压穿端子方向上优选倾斜地延伸,也就是说朝向绝缘压穿端子缝隙的接触件底部或夹接部底部楔形地或V形地构造。
为了导致在绝缘压穿端子方向上缓慢增加的夹接力提高,绝缘压穿端子缝隙包括特别优选倒圆地(也就是说具有某一半径)实施的夹接区域。适宜地,该夹接区域联接到磨掉区域上。
绝缘压穿端子接触件是一个独立的发明。它特别适合于漆绝缘的实心线材。绝缘压穿端子接触件相对于常规的绝缘压穿端子接触件来说包括联接到插入通口或引入区域上的且在绝缘压穿端子支脚之间的绝缘压穿端子缝隙中在绝缘压穿端子方向上处在夹接部底部或接触件底部之前的预切区域。
在绝缘压穿端子接触件的有利的设计方案中,该绝缘压穿端子接触件包括在绝缘压穿端子方向上联接到预切区域上的、优选倾斜延伸的、在用于漆绝缘的联接接触件或者实心线材的绝缘压穿端子缝隙中的磨掉区域。额外地或备选地设置有优选倒圆的夹接区域,其适宜地在绝缘压穿端子方向上联接到磨掉区域上。相应设计的磨掉区域导致在绝缘压穿端子缝隙内部的缓慢增加的夹接力提高。由此,(最大的)压入力减小,这又导致绝缘压穿端子接触件在电路板或类似物上的固定部位(焊接部位)的保护。
附图说明
下面借助附图对本发明的实施例作进一步说明。其中:
图1以分解图示出了用于机动车的带有具有集成的逆变器电子装置的自冷却的无刷的内转子电机的散热器风扇,
图2示出在联接侧上来看的根据图1的电机的立体图,
图3以顶视图示出了根据图1的电机,其中取下了电子装置隔室盖(壳盖),
图4以立体图示出了以塑料套包封的定子(定子片组),带有具有其被引导穿过密封元件的绕组端部的旋转场绕组,
图5以局部图的形式示出了在定子侧的旋转场绕组的旋转场绕组的绕组端部的绝缘压穿端子接触件上来看逆变器电子装置的立体图,
图6示出了在带有绝缘压穿端子接触的线圈端部或者接触端部的抗干扰扼流圈上来看的根据图5的图示,
图7以局部图的形式示出了在多个经由汇流条相接触的负载电容器上来看逆变器电子装置的顶视图,
图8以立体图式示出了负载电容器与汇流条的夹接接触件,
图9以顶视图示出了带有夹接接触的负载电容器的逆变器电子装置的配备有构件的电路板,
图10示出了在负载电容器及其联接接触件上来看沿着图9中的直线X-X的截面图,
图11示出了在电路板的用于汇流条的插缝和插孔图案上来看的根据图5的图示,
图12a-c以端面视图示出了具有在不同位置中的要接触的接头的根据本发明的绝缘压穿端子接触件,以及
图13以较大的尺寸示出了图12c中的局部图XIII,其中示出了绝缘压穿端子接触件的绝缘压穿端子几何形状。
彼此相应的构件和尺寸在所有图中始终设有相同的附图标记。
具体实施方式
图1在彼此拆开的状态中示出了用于机动车的散热器的风扇1。风扇1包括带有中间的罩子3的风扇叶轮2,围绕该罩子的外圆周(仅示出了开始部分)空气导流叶片4均匀分布地布置。此外,风扇1包括也被称作风扇电机的电动机5,风扇叶轮2借助于该电动机被旋转驱动。
电机5基本上由以线圈形式的三相旋转场绕组7缠绕的定子6构成。此外,电机5包括永久激励的转子8,其在定子6内部绕电机轴线9可转动地支承。为了支承转子8,电机5包括两个滚动轴承10和11,它们由轴向背对的侧作用在转子8上。在此,转子8在两个滚动轴承10与11之间的轴向间隙通过弹簧圈12弹簧加载(anfedern)。
此外,电机5包括大致呈盘形的电机支架13。在背离风扇叶轮2的端侧上,电子装置隔室14装入电机支架13中,逆变器电子装置15插入到该电子装置隔室中。为了密封地封闭电子装置隔室14,电机5包括在下面也被称作壳盖的电子装置隔室盖16。
转子8(以未详细示出的方式)由片组构成,用于产生激励场的永久磁铁插入该片组中,其中,片组与插入的永久磁铁一起用塑料套包封。以类似的方式,定子6也由用塑料套包封的片组构成。
电机支架13尤其通过由铝构成的一件式的压铸件构成。电子装置隔室盖16优选是注塑件。
转子8在其前侧上设有四个螺栓柱18,转子8借助于这些螺栓柱在装配状态中拧紧在风扇叶轮2上。电机5以及进而整个风扇1在车辆上的固定经由电机支架13实现,该电机支架为此设有三个由其外圆周凸出的螺栓接片19。电机5是无刷的自冷却的内转子电机或者内转电机
在电机5的在图2中所示出的组装好的状态中,定子6固定地安装在电机支架13的前侧上。转子8插入到用塑料套20包封的定子6中,其中,两个滚动轴承10和11中的各一个分别从两个轴向侧置于转子8两侧。在此,滚动轴承10和11以未详细示出的形式和方式支承在轴销上,该轴销本身固定在电机支架13上。
图3示出在带有布置在其中的逆变器电子装置15的电子装置隔室14上来看的电机5,其中取下了电子装置隔室盖16。联接缆线21的供电线路(正极和负极或接地极)以及传感器线路或数据线路通到逆变器电子装置并与其接触。电子装置隔室14由环绕的闭合的密封边缘或拼接边缘22包围。在电子装置隔室14外部,电机支架13主要具有用于电子装置隔室盖16的径向延伸的夹肋23。在多个分布在电机支架13的圆周上的位置上存在固定孔或支撑孔24。
图4示出了用塑料套20包封的定子6及其旋转场绕组7。在塑料套20上模制有支撑栓钉25,其在定子6的拼接状态中穿过电机支架13的支撑孔或者固定孔24(图6)并紧接着被填缝,例如热成形。此外,还辨认出三对26经由密封元件27被引导的绕组端部26a、26b。
密封元件27优选由双组分塑料制成且具有较软的,优选根据迷宫式密封装置的形式构造成的密封部件27a和较硬的支撑部件27b。利用该较硬的支撑部件27b,相应的密封元件27处在成形到定子6的塑料套20中的容纳凹部28中。利用较软的密封部件27a,密封元件27密封地放入在电机支架13的对应的穿孔29中,其中,因此旋转场绕组27的绕组端部对26被引导到电子装置隔室15中,如在图3、5、8和11中可以看到的那样。
图5示出了在电子装置隔室14内部的逆变器电子装置15,带有装配到电路板30上的用于接触旋转场绕组7或者其线圈7a的绕组端部26a、26b的绝缘压穿端子接触件31。绝缘压穿端子接触件31例如焊接在电路板30上或以其他形式和方式装配在那里。结合图12和13对绝缘压穿端子接触件31的设计方案作进一步描述。
图6再次示出了在抗干扰扼流圈32上来看布置在电机支架13的电子装置隔室14中的逆变器电子装置15。抗干扰扼流圈32的下面也被称作线圈端部的接触接头或者端部33同样在绝缘压穿端子接触件31中被接触,其几何形状再次借助图12和13作进一步说明。
图7同样示出了逆变器电子装置15的电路板30以及并排布置在电子装置隔室14内部的带有接头或联接接触件35a、35b的负载电容器34。它们在汇流条36a或者36b中被夹接接触。彼此平行布置的汇流条36a和36b构成汇流条对36。其中一个汇流条(当前为汇流条36a)在条端部处呈U形地弯曲且在那里包含其中一个用于抗干扰扼流圈32的相应的线圈端部33的绝缘压穿端子接触件31。
如可以由图11比较清楚看到的那样,在汇流条对36的两个彼此相间隔且平行延伸的汇流条36a和36b之间存在有在电路板30中在条纵向方向上延伸的裂缝状的凹槽37。这些凹槽用于抑制泄漏电流以及用于避免产生结晶。汇流条36a、36b在电路板30上的装配和保持在加工在该电路板中的插缝38和插口或插孔39中实现。
如可以由图8至10比较清楚看到的那样,与插孔39对应有模制到汇流条36a和36b上的压入销40。它们楔形地或箭头形地设计且因此使得汇流条对36在电路板30中的可靠的,尤其传力连接的(kraftschlüssig)安置成为可能。电容器34与汇流条36a、36b的接触借助于夹接接触件41实现,其中,电容器34的联接接触件35a和35b被夹接接触。
如可以由图10比较清楚看到的那样,在面向电容器34的且因此离它最近的汇流条36a中加工有若干个凹槽42。经由这些凹槽,相应的电容器34的要与对置的汇流条36b接触的联接接触件35a非接触式地且因此无接触地引导。汇流条对36的设计方案使得由汇流条36a和36b构成的用于抗干扰扼流圈或者用于负载电容器34的接触元件31、41的特别可靠且尤其节省空间的布置成为可能。
如可以由图7和9比较清楚看到的那样,在汇流条36a的较短的U形支脚和与此平行的汇流条36b的条端部之间的区域中,另一凹槽37’被加工到电路板30中,以便于在该部位处也避免泄漏电流或者温度引起的结晶。该裂缝或者该凹槽37'横向于处在汇流条36a、36b之间的凹槽37延伸。
图12和13示意性地示出了用于如在旋转场绕组7的绕组端部26和抗干扰扼流圈32的线圈端部33中存在那样的漆绝缘的接头(联接接触件)和实现线材的绝缘压穿端子接触件31的几何形状。此类实现线材通常由用漆绝缘44包住的铜丝或铜线43构成。
绝缘压穿端子接触件31在其绝缘压穿端子支脚31a与31b之间具有绝缘压穿端子缝隙31c。该绝缘压穿端子缝隙在绝缘压穿端子方向45上由插入区域(插入通口)E出发延伸直至接触件底部或夹接部底部31d。沿着绝缘压穿端子缝隙31c,在绝缘压穿端子方向45上在两侧置于绝缘压穿端子缝隙31c两侧的绝缘压穿端子棱边46以如下方式设计,即,得到具有不同功能的不同区域。
因此,预切区域V联接到插入区域E中。在预切区域V内部,两个绝缘压穿端子支脚31a、31b的绝缘压穿端子棱边46锋利地构造有相应的切割棱边46a。在预切区域V内部机械相应的接触件26、33的漆绝缘部44的可靠的切入。
磨掉区域A联接到预切区域V上。在该磨掉区域内部,绝缘压穿端子棱边46倾斜地延伸。在该磨掉区域A内部,绝缘压穿端子缝隙31c在绝缘压穿端子方向45上朝向夹接部底部31d逐渐增加地在绝缘压穿端子接触件31的两个支脚31a与31b的彼此对置的绝缘压穿端子棱边46的相应的磨掉棱边46b之间变细。在磨掉区域A内部,在接触件26、33在倾斜的磨掉棱边46b上顺着滑动期间实现了对漆绝缘部44的缓慢的磨掉,而绝缘残余物不留在接触部位中。
夹接区域K在绝缘压穿端子方向45上联接到磨掉区域A上。尤其地,在由磨掉区域A到夹接区域K中的入口处,在绝缘压穿端子棱边46上构造有圆形棱边46c。该半径或者其半径导致在将接触件26、33压入到绝缘压穿端子缝隙31c的夹接区域K中时缓慢的力提高。由此,最大的压入力减小。这又导致在夹接过程期间作用到在绝缘压穿端子接触件31与电路板30之间的连接部位47上的力的相应的减小。由此,实施成焊接部位的连接部47相应较少地被机械负载。
本发明不局限于上面所描述的实施例。具体而言,本发明的其他变体方案同样可由专业人士推导出来,而不偏离本发明的主题。尤其地此外,所有结合不同的实施例所描述的单个特征也能以其他方式组合,而不偏离本发明的主题。
因此,负载电容器器34借助于汇流条对36的夹接接触以及其到电路板30上的连接和其设计有相应的插口38、39(插缝或者插孔)以及布置在它们之间的,优选裂缝状的用于避免泄漏电流和/或温度引起的结晶或者结晶现象的凹槽的设计方案本身已经是具有创造性的,并且因此是一个单独的发明。
与此相关的电动机5,尤其是用于机动车的散热器风扇电机包括(缠绕的)定子6和相对其可转动地支承的转子8以及带有电路板30的逆变器电子装置15和带有用于若干个负载电容器器或存储电容器34的夹接接触的夹接接触件41的汇流条对36。
在该电动机5的有利的设计方案中,电路板30设有裂缝状和/或孔状的用于容纳汇流条对36的对应的插接部位或者插销40的插口38、39。
优选额外地被加工到电路板30中的处于汇流条对36的汇流条36a与36b之间的凹槽37用于避免泄漏电流和/或温度引起的结晶现象。适宜地设置的在其中一个汇流条36a中的凹槽42用于电容器34的与另一汇流条36b夹接接触的接头或联接接触件35b的引导通过。
同样地,用于抗干扰扼流圈32的绝缘压穿端子方案也是一个独立的发明。与此相关的电动机5,尤其作为用于机动车的散热器风扇电机包括相对定子6可转动地支承的转子8和带有抗干扰扼流圈32的逆变器电子装置15,该抗干扰扼流圈借助于绝缘压穿端子接触件31被接触。
同样地,用于定子侧的旋转场绕组7的绕组端部26a、26b的绝缘压穿端子方案与是一个独立的发明。
与此相关的电动机5,尤其作为用于机动车的散热器风扇电机包括承载旋转场绕组7的定子6和相对其可转动地支承的优选永久激励的转子8以及带有用于旋转场绕组7的绕组端部26a、26b的接触的绝缘压穿端子接触件31的逆变器电子装置15。在该电动机5的有利的设计方案中,逆变器电子装置15具有电路板30,在其上优选借助于焊接连接部47装配有绝缘压穿端子接触件31。
附图标记列表
1 风扇
2 风扇叶轮
3 罩子
4 空气导流叶片
5 风扇电机/电机
6 定子
7 旋转场绕组
7a 线圈
8 转子
9 电机轴
10、11 滚动轴承
12 弹簧圈
13 电机支架
14 电子装置隔室
15 逆变器电子装置
16 电子装置隔室盖
17 轴销
18 螺栓柱
19 端面
20 塑料套
21 联接缆线
22 密封边缘
23 夹肋
24 支撑孔/固定孔
25 支撑栓钉
26 绕组端部对
26a、26b 绕组端部
27 密封元件
27a 软的密封部件
27b 硬的支撑部件
28 容纳凹部
29 穿孔
30 电路板
31 绝缘压穿端子接触件
31a、31b 绝缘压穿端子支脚
31c 绝缘压穿端子缝隙
31d 接触件底部/夹接部底部
32 抗干扰扼流圈
33 联接接触件/线圈端部
34 负载电容器
35a、35b 联接接触件
36 汇流条对
36a、36b 汇流条
37 凹槽
38 插缝
39 插口/插孔
40 压入销
41 夹接接触件
42 凹槽
43 铜导体
44 漆绝缘部
45 绝缘压穿端子方向
46 绝缘压穿端子棱边
46a 切割棱边
46b 磨掉棱边
46c 圆形棱边
47 连接部位/焊接部位
A 磨掉区域
E 进入区域/进入通口
K 夹接区域
V 预切区域
Claims (12)
1.一种电动机(5),尤其是机动车的散热器风扇电机,所述电动机带有承载旋转场绕组(7)的定子(6)和相对所述定子(6)能转动地支承的、永久激励的转子(8)以及逆变器电子装置(15),
-其中,用于逆变器电子装置(15)的至少一个构件(32、34)的无绝缘或漆绝缘的联接接触件(33、35)的和/或用于旋转场绕组(7)的漆绝缘的绕组端部(26)的若干个接触元件(31、41)被装配到电路板(30)上,并且
-其中,接触元件(31、41)构造成夹接接触件或绝缘压穿端子接触件。
2.根据权利要求1所述的电动机(5),所述电动机带有具有漆绝缘的联接接触件(33)的抗干扰扼流圈(32),所述联接接触件在绝缘压穿端子接触件(31)中被夹接接触。
3.根据权利要求1或2所述的电动机(5),所述电动机带有至少一个,优选多个并联的带有无绝缘的联接接触件(35)的负载电容器(34),以及带有具有与联接接触件(35)的数量相应的数量的夹接接触件(41)的汇流条对(26)。
4.根据权利要求3所述的电动机(5),其中,电路板(30)具有若干个插缝(38)和/或插孔(39),在其中插入有具有对应的插接部位(40)的汇流条对(36)。
5.根据权利要求4所述的电动机(5),其中,汇流条对(36)的至少一个汇流条(36a、36b)的至少一个与一个所述插孔(39)对应的插接部位构造成压入销(40)。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的电动机(5),其中,优选与存储电容器(34)的数量相应的数量的凹槽(42)被加工到所述汇流条对(36)的两个汇流条(36a)中的一个中,经由所述凹槽,负载电容器(34)的相应的与另一汇流条(36b)夹接接触的联接接触件(35b)非接触式地引导。
7.根据权利要求3至6中任一项所述的电动机(5),其中,若干个优选缝状的、尤其与汇流条(36a、36b)平行延伸的凹槽(37)在配属于所述汇流条对(36)的两个汇流条(36a、36b)的插缝(38)或者插孔(39)之间被加工到电路板(30)中。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的电动机(5),其中,相应的绝缘压穿端子接触件(31)在两个绝缘压穿端子支脚(31a、31b)之间具有在绝缘压穿端子方向(45)上由插入区域(E)朝向接触件底部(31d)延伸的绝缘压穿端子缝隙(31c),所述绝缘压穿端子缝隙带有具有优选锋利的切割棱边46a的、联接到所述插入区域(E)上的预切区域(V)。
9.根据权利要求8所述的电动机(5),其中,带有用于联接接触件(26、33)的漆绝缘部(44)的优选倾斜地延伸的磨掉棱边(46b)的优选倾斜地延伸的磨掉区域(A)在绝缘压穿端子方向(45)上联接到绝缘压穿端子缝隙(31c)的预切区域(V)上。
10.根据权利要求8或9所述的电动机(5),其中,绝缘压穿端子缝隙(31c)为了导致在绝缘压穿端子方向(45)上缓慢增加的夹接力提高具有优选倒圆角的、适宜地联接到磨掉区域(A)上的、带有圆形棱边(46c)的夹接区域(K)。
11.一种绝缘压穿端子接触件(31),所述绝缘压穿端子接触件在两个绝缘压穿端子支脚(31a、31b)之间具有在绝缘压穿端子方向(45)上由插入区域(E)朝向接触件底部(31d)延伸的绝缘压穿端子缝隙(31c),所述绝缘压穿端子缝隙带有具有优选锋利的切割棱边(46a)的联接到所述插入区域(E)上的预切区域(V)。
12.根据权利要求11所述的绝缘压穿端子接触件(31),所述绝缘压穿端子接触件具有在绝缘压穿端子方向(45)上联接到预切区域(V)上的、带有在用于漆绝缘的联接接触件或者实心线材的绝缘压穿端子缝隙(31c)内部的优选倾斜地延伸的磨掉棱边(46b)的磨掉区域(A)和/或具有在绝缘压穿端子方向(45)上联接到磨掉区域(A)上的、带有用于导致在所述绝缘压穿端子缝隙(31)内部的缓慢增加的夹接力提高的圆形棱边(46c)的夹接区域(K)。
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