CN104658745A - 线圈装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供小型化并能确保线圈之间的绝缘距离的线圈装置,具备:第1骨架,具有第1中空筒部;第1线圈,卷绕于第1外周壁;第2骨架,具有直径大于第1中空筒部并且将第1线圈至少一部分容纳于内部的第2中空筒部;第2线圈,卷绕于第2外周壁;磁芯,具有插通第1中空筒部内部的轴腿部;第1骨架在第1中空筒部的第2方向侧的端部具有从第1外周壁向外径方向突出的环状凸缘部,第2骨架具有环状内周缘部,其相对于凸缘部被配置于第2方向侧并从第2内周壁向内径方向突出,并且形成有使轴腿部插通的贯通孔,在凸缘部上形成有以与内周缘部相对的形式开口并在周向上连续的沟槽部,在内周缘部上形成有朝着沟槽部突出并嵌合于沟槽部的突出部。
Description
技术领域
本发明涉及作为电源用变压器或者逆变变压器而适宜使用的线圈装置。
背景技术
对于作为变压器等而被使用的线圈装置来说,切实确保初级线圈与次级线圈的绝缘性并谋求为了抑制安装面积的小型化。作为为了确保初级线圈与次级线圈的绝缘性的技术,有将绝缘胶带缠绕于初级线圈与次级线圈之间的技术,但是因为胶带的缠绕工序成为必要所以在生产性方面存在有问题。
相对于此,在确保了绝缘性之后作为省略胶带的缠绕工序来使生产性提高的线圈装置,有方案提出内筒与外筒的双重结构体的线圈装置(参照专利文献1等)。另外,作为进一步使绝缘性提高的双重结构体的线圈装置还有方案提出安装绝缘用绕组架盒的技术(参照专利文献2等)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利申请公开平5-159946号公报
专利文献2:日本专利申请公开2000-12345号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
但是,现有的二重结构体的线圈装置例如如果初级侧与次级侧的电压差变大,则有必要延长线圈装置的轴方向的长度来确保绝缘距离,因而会有所谓不能够充分应对小型化要求的技术问题。另外,从所谓兼备小型化和绝缘特性的观点出发,即使使用安装绝缘用绕组架盒的现有技术也依然是不充分的,另外,因为元件个数变多所以在成本方面也存在有技术问题。
本发明就是借鉴了以上所述那样的技术问题而做出的不懈努力之结果,其目的在于提供一种能够小型化的并且能够合适地确保线圈之间的绝缘距离的线圈装置。
解决技术问题的手段
本发明所涉及的线圈装置的特征在于:具备:第1骨架,具有第1中空筒部;第1线圈,被卷绕于所述第1中空筒部的外周壁即第1外周壁;第2骨架,具有直径大于所述第1中空筒部并且将所述第1线圈的至少一部分容纳于内部的第2中空筒部;第2线圈,被卷绕于所述第2中空筒部的外周壁即第2外周壁;磁芯,具有插通所述第1中空筒部的内部的轴腿部;所述第1骨架在所述第1中空筒部上的第2方向侧的端部具有从所述第1外周壁向外径方向突出的环状的凸缘部,所述第2骨架具有环状的内周缘部,其相对于所述凸缘部被配置于所述第2方向侧并从所述第2中空筒部的内周壁即第2内周壁向内径方向突出,并且形成有使所述轴腿部插入的贯通孔,在所述凸缘部上形成有以与所述内周缘部相对的形式进行开口并在周向上连续的沟槽部,在所述内周缘部上形成有朝着所述沟槽部突出并嵌合于所述沟槽部的突出部。
本发明所涉及的线圈装置通过嵌合被形成于第1骨架的凸缘部的沟槽部和被形成于第2骨架的内周缘部的突出部,从而能够以小空间来有效地延长第1线圈与第2线圈之间的空间绝缘距离以及爬电绝缘距离,并且能够合适地兼备小型化和绝缘特性。另外,因为是仅仅组合第1骨架和第2骨架就能够成为较大地延长空间绝缘距离以及爬电绝缘距离的结构,所以能够抑制元件个数,另外组装也是容易的。
另外,例如在本发明所涉及的线圈装置中,既可以在所述凸缘部形成有多个所述沟槽部,也可以在所述内周缘部形成有多个所述突出部。
通过多个沟槽部被形成于凸缘部并且嵌合于该沟槽部的多个突出部被形成于内周缘部,从而在小空间中能够进一步有效地延长空间绝缘距离以及爬电绝缘距离。因此,根据这样的结构,能够实现第1线圈与第2线圈之间的电位差大并且小型的线圈装置。
另外,例如所述第1骨架可以具有第1端子台部,其连接于所述第1中空筒部上的与所述第2方向相反方向的第1方向侧的端部,并且设置有连接有所述第1线圈的端部的第1端子,所述第2骨架可以具有第2端子台部,其连接于所述第2中空筒部上的所述第2方向侧的端部,并且设置有连接有所述第2线圈的端部的第2端子。
像这样的线圈装置因为在将第1线圈以及第2线圈分别形成于第1骨架以及第2骨架并将各个线圈的端部固定于第1端子以及第2端子之后通过组合2个骨架从而能够容易地进行组装,所以在生产性方面表现优异。
另外,例如所述凸缘部的外缘部的外径与所述第2内周壁的内径大致相同或者仅小一些,所述第1中空筒部的内周壁即第1内周壁的内径与所述贯通孔的内径也可以大致相同。
通过减小凸缘部的外径与第2内周壁的内径之差并且将第1内周壁的内径和被形成于内周缘部的贯通孔的内径做成大致相同,从而能够抑制线圈装置的直径方向的尺寸。
另外,例如在所述第2骨架上的与所述第2方向相反方向的第1方向侧的端部也可以形成有在所述第1方向侧进行开口并且在周向上不连续的凹部,在所述第1骨架上的所述第1方向侧的端部也可以形成有嵌合于所述凹部的凸部。
像这样的线圈装置因为通过凹部与凸部相嵌合从而第1骨架与第2骨架在周向上定位,所以组装容易。
另外,例如在所述第1外周壁上以被夹于所述第1线圈与所述凸缘部之间的形式卷绕有绝缘胶带,所述第2线圈也可以比从第2骨架上的与所述第2方向相反方向的第1方向侧的端部隔开规定间隔而设置的中间凸缘部更向所述第2方向侧配置。
通过配置绝缘胶带或中间凸缘部从而就能够增大第1线圈与第2线圈的绝缘距离,另外,对应于必要可以取得恰当的漏泄。
附图说明
图1是本发明的第1实施方式所涉及的线圈装置的整体立体图。
图2是图1所表示的线圈装置的分解立体图。
图3是由垂直于安装面并通过磁芯的轴腿部的中心轴的截面构成的线圈装置的截面图。
图4是图1所表示的包含于线圈装置的第1骨架的立体图。
图5是图1所表示的包含于线圈装置的第2骨架的立体图。
图6是本发明的第2实施方式所涉及的线圈装置的整体立体图。
图7是由垂直于安装面并通过磁芯的轴腿部的中心轴的截面构成的图6所表示的线圈装置的截面图。
具体实施方式
图1是本发明的一个实施方式所涉及的线圈装置10的立体图,图2是线圈装置10的分解立体图。线圈装置10具备:卷绕有第1线圈60(参照图2)的第1骨架20、卷绕有第2线圈70的第2骨架30、以从上方覆盖第1骨架20以及第2骨架30的形式进行安装的盖40、以从两侧夹入安装有盖的第1骨架20以及第2骨架30的形式进行安装的磁芯50、被卷绕于磁芯50的周围的绝缘胶带80。
此外,关于实施方式所涉及的线圈装置10如图1所示先设定以下所述方向然后进行说明,即,将相对于安装线圈装置10的安装面为垂直的方向设定为Z轴方向,将平行于安装面并且平行于磁芯50的轴腿部52a,52b延伸方向的方向设定为X轴方向,将垂直于Z轴方向以及X轴方向的方向设定为Y轴方向。另外,将X轴方向作为第1方向,将第1方向的相反方向作为第2方向(X轴负方向)。
如图2所示,第1骨架20具备中空圆筒状的第1中空筒部22、连接于第1中空筒部22上的第2方向侧的端部的绝缘凸缘部24、连接于第1中空筒部22上的第1方向侧的端部的第1基座凸缘部26以及第1端子台部29。在第1中空筒部22的外周壁即第1外周壁22a(参照图3)上卷绕有第1线圈60。另外,在第1外周壁22a上除了第1线圈60之外还卷绕有绝缘胶带82。绝缘胶带82相对于第1线圈60被配置于第2方向侧,关于Y轴方向是被夹于第1线圈60与绝缘凸缘部24之间。还有,关于绝缘凸缘部24将在后面使用截面图(图3)来进行详细说明。
第1基座凸缘部26在第1方向侧的端部从第1外周壁22a向外径方向突出,并在组合第1骨架20和第2骨架30的状态下与第2骨架30的第2前端凸缘部38相对。在第1基座凸缘部26上形成有用于在周向(将轴腿部52a、52b进行延伸的方向作为中心的旋转方向)对第1骨架20和第2骨架30实施定位的凸部26a。
第1端子台部29经由第1基座凸缘部26而连接于第1中空筒部22上的第1方向侧的端部。在第1端子台部29上设置有多个第1端子62,在第1端子62上连接有第1线圈60的第1线圈端部60a。
第2骨架30具备中空圆筒状的第2中空筒部32、连接于第2中空筒部32的第2方向侧的端部的内周缘部34(参照图3以及图4)、第2基座凸缘部36以及第2端子台部39、连接于第2中空筒部32的第1方向侧的端部的第2前端凸缘部38。第2中空筒部32的外周壁即第2外周壁32a被中间凸缘部37、37a分割成多个段。第2线圈70比从第1方向侧的端部分开规定间隔而设置的中间凸缘部37a更向第2方向侧的区段进行配置。被设置于第1方向侧的端部的第2前端凸缘部38与中间凸缘部37a之间成为不配置第2线圈70的空区段。
第2基座凸缘部36、中间凸缘部37、37a以及第2前端凸缘部38从第2外周壁32a向外径方向突出。在第2前端凸缘部38上形成有在第1方向上进行开口并在周向上不连续的凹部38a。在组合第1骨架20和第2骨架30的状态下,第1骨架20的凸部26a嵌合于第2骨架30的凹部38a。还有,关于第2骨架30的内周缘部34将在后面用截面图(图3)等来进行详细说明。
第2端子台部39经由第2基座凸缘部36而连接于第2中空筒部32上的第2方向侧的端部。在第2端子台部39上设置有多个第2端子72,在第2端子72上连接有第2线圈70的第2线圈端部70a。
盖40是以在组装了第1骨架20和第2骨架30之后从上方(Z轴正方向侧)覆盖被组装好的第1骨架20以及第2骨架30的形式进行安装的。盖40具有覆盖骨架20、30上的中空筒部22、32的圆顶部42、覆盖端子台部29、39的端子台盖部43。在圆顶部42的上方设置有用于放热的开口,在圆顶部42的第1方向以及第2方向的侧壁上设置有用于使磁芯50的轴腿部52a插通的开口。另外,在端子台盖部43的侧壁上形成有与形成于第1端子台部29的卡合突起29a进行卡合的卡合孔43a、与形成于第2端子台部39的卡合突起39a进行卡合的卡合孔43b。通过骨架20、30的卡合突起29a、39a卡合于盖40的卡合孔43a、43b,从而盖40相对于骨架20、30被固定。
磁芯50是由分别被成形的2个部件即第1部分50a和第2部分50b组装而形成的。第1部分50a和第2部分50b具有大致对称的形状,并且是以从第1方向侧和第2方向侧夹住安装有盖40的第1骨架20以及第2骨架30的形式被安装的。
磁芯50具有轴腿部52a、52b、侧腿部54a、54b、56a、56b、连接部58a、58b。轴腿部52a、52b插通第1骨架20上的第1中空筒部22的内部。2个侧腿部54a、54b、56a、56b是以与轴腿部52a、52b大致相平行地延伸并且从Y方向的两侧夹住轴腿部52a、52b的形式被配置。连接部58a在X方向的第1方向侧的端部连接轴腿部52a和侧腿部54a、56a,连接部58b在X方向的第2方向侧的端部连接轴腿部52b和侧腿部54b、56b。卷绕于磁芯50的外周的绝缘胶带80维持第1部分50a与第2部分50b的接合。
图3是由垂直于安装面并通过磁芯50的轴腿部52a、52b的中心轴的截面构成的线圈装置10的截面图。如图3以及第1骨架20的放大立体图的图4所示,第1骨架20的绝缘凸缘部24在第1中空筒部22上的第2方向侧的端部上具有从第1外周壁22a向外径方向突出的环状形状。在绝缘凸缘部24上以环绕磁芯50的轴腿部52a、52b的周围的形式形成有在周向连续的多个绝缘沟槽部24a、24b。绝缘沟槽部24a、24b以与相对于绝缘凸缘部24被配置于第2方向侧的内周缘部34相对的形式朝着第2方向侧开口。如图4所示,绝缘沟槽部24a、24b从第2方向侧看被形成为大致同心圆状,在绝缘凸缘部24的第2方向侧表面形成有由绝缘沟槽部24a、24b构成双重沟槽。
另外,如图3以及第2骨架30的放大立体图的图5所示,第2骨架30的内周缘部34在第2中空筒部32的第2方向侧的端部上从第2内周壁32b向内径方向突出,并且具有使轴腿部52b插通的贯通孔34c被形成的环状的形状。朝着绝缘沟槽部24a、24b被配置的第1方向侧突出并且嵌合于绝缘沟槽部24a、24b的突出部34a、34b被形成于内周缘部34的与绝缘凸缘部24相对的表面即第1方向侧的表面。突出部34a、34b也与绝缘沟槽部24a、24b相同以围绕磁芯50的轴腿部52a、52b的周围的形式在周向上连续,突出部34a、34b从第1方向侧看被形成为大致同心圆状。
如图3所示,相对于形成于第1骨架20的绝缘凸缘部24的绝缘沟槽部24a、24b,嵌合形成于第2骨架30的内周缘部34的突出部34a、34b,从而在第1线圈60被容纳的空间与第2线圈70被配置的空间之间以狭窄范围形成弯曲的通道。因此,线圈装置10能够在小的空间有效地延长第1线圈60与第2线圈70之间的空间绝缘距离以及爬电绝缘距离。
另外,将绝缘凸缘部24的外缘部24c的外径做成与第2中空筒部32的第2内周壁32b的内径大致相同或者仅小一些,通过缩小外缘部24c与第2内周壁32b的间隙从而就能够抑制线圈装置10向直径方向扩大。另外,因为通过形成于内周缘部34的贯通孔34c的内径做到与第1中空筒部22的第1内周壁22b的内径大致相同,从而能够使具有与现有的相同等外径的轴腿部52b插通,所以能够抑制线圈装置10向直径方向扩大。再有,绝缘凸缘部24以及内周缘部34因为是通过利用在直径方向上为了第1线圈60而被确保的空间并且利用在轴方向(Y方向)上错开第1线圈60与第2线圈70的轴方向(Y方向)的位置为了产生漏泄而形成的空间来进行配置的,所以能够合适地兼备小型化和绝缘特性。
线圈装置10的制造方法并没有特别的限定,例如可以由以下所述方法来制造。
首先,准备第1端子62被设置于第1端子台部29的第1骨架20,在将绝缘胶带82缠绕于第1外周壁22a的一部分之后将绕线卷绕于剩下的第1外周壁22a并形成第1线圈60,将第1线圈端部60a固定于第1端子62。另外,与此分别地,准备第2端子72被设置于第2端子台部39的第2骨架30,将绕线卷绕于第2外周壁32a并形成第2线圈70,将第2线圈端部70a固定于第2端子72。
作为第1骨架20以及第2骨架30的材质并没有特别的限定,可以由树脂等绝缘材料来进行形成,例如从在焊接处理等时的耐热性等观点出发优选使用酚醛树脂等。用于形成第1线圈60以及第2线圈70的绕线,如果是表面被绝缘覆盖的包覆线的话则没有特别的限定,例如在将第1线圈60作为初级线圈并将第2线圈70作为次级线圈来使用的情况下,第2线圈70能够使用线径比第1线圈60小的绕线来形成。
接着,将形成有第1线圈60的第1骨架20的第1中空筒部22插入到形成有第2线圈70的第2骨架30的第2中空筒部32中,从而组装第1骨架20和第2骨架30。此时,仅仅是相对于第2中空筒部32从第1方向侧向第2方向侧将第1中空筒部22塞入,第2骨架30的突出部34a、34b就会嵌合于第1骨架20的绝缘沟槽部24a、24b,并形成隔开第1骨架20和第2骨架30的蛇形通道。另外,通过在组装第1骨架20和第2骨架30的时候将第1骨架20上的第1基座凸缘26的凸部26a嵌入到第2骨架30上的第2前端凸缘部38的凹部38a,从而实行对第1骨架20和第2骨架30的周向上的定位。
接着,相对于被组合的第1骨架20以及第2骨架30从上方安装盖40。盖40的材质并没有特别的限定,例如能够由柔软性强的热可塑性树脂等来进行制作。再有,通过从第1方向侧将磁芯50的第1部分50a的轴腿部52a插入到第1骨架20的第1中空筒部22的内部,并从第2方向侧通过贯通孔34c将第2部分50b的轴腿部52b插入到第1中空筒部22的内部,从而在中央对接上轴腿部52a、52b以及侧腿部54a、54b、56a、56b。最后,通过将绝缘胶带80缠绕于磁芯的外周并接合第1部分50a和第2部分50b,并且相对于骨架20、30以及盖40固定磁芯50,从而获得图1所表示的线圈装置10。
就这样本发明申请所涉及的线圈装置能够在小空间有效地延长第1线圈60和第2线圈70之间的空间绝缘距离以及爬电绝缘距离,并且能够适宜地兼备小型化和绝缘特性。另外,因为仅仅是组合第1骨架20和第2骨架30,就成为能够大大地延长空间绝缘距离以及爬电绝缘距离的结构,所以能够抑制元件个数,另外组装也是容易的。另外,因为具有多个绝缘沟槽部24a、24b以及嵌合于该沟槽部的突出部34a、34b,所以在小空间中能够有效地延长空间绝缘距离以及爬电绝缘距离,能够实现第1线圈60与第2线圈70之间的电位差大并且小型的线圈装置10。
另外,线圈装置10因为第1骨架20具有第1端子台部29并且第2骨架30具有第2端子台部39,所以制造是容易的,另外,第1端子台部29和第2端子台部39因为是与第1方向侧的端部和第2方向侧的端部分离配置的,所以根据这一点也能够合适地确保第1线圈60与第2线圈70的绝缘距离。
第2实施方式
在上述第1实施方式中举例说明了作为逆变变压器能够适宜被使用的线圈装置10,作为本发明所涉及的线圈装置并不限定于此。图6是本发明的第2实施方式所涉及的线圈装置100的立体图。线圈装置100如其截面图即图7所示,因为第1线圈60与第2线圈70的结合具有比线圈装置10更好的类型结构,所以例如能够作为电源变压器而被优选使用。还有,在线圈装置100的说明过程中,只陈述与线圈装置10不同的地方,对于与线圈装置10的共通点标注相同的符号并省略重复的说明。
如图6以及图7所示,线圈装置100具备卷绕有第1线圈60的第1骨架120、卷绕有第2线圈70的第2骨架130、盖40、磁芯50、绝缘胶带80。另外,线圈装置100具有覆盖第2线圈70的外周的绝缘胶带84。
第1骨架120具备中空圆筒状的第1中空筒部22、连接于第1中空筒部22的第2方向侧的端部的绝缘凸缘部124、连接于第1中空筒部22的第1方向侧的端部的第1基座凸缘部26以及第1端子台部29。在第2实施方式所涉及的第1中空筒部22的第1外周壁22a上不缠绕第1实施方式那样的绝缘胶带,第1线圈60被形成于第1基座凸缘部26与绝缘凸缘部124之间。
第2骨架130具备中空圆筒状的第2中空筒部32、连接于第2中空筒部32的第2方向侧的端部的内周缘部134、第2基座凸缘部36以及第2端子台部39、连接于第2中空筒部32的第1方向侧的端部的第2前端凸缘部38。
如图7所示,在绝缘凸缘部124上形成有在周向上连续的单个绝缘沟槽部124a。另外,在内周缘部134的与绝缘凸缘部124相对的表面上形成有朝着配置有绝缘沟槽24a的第1方向侧突出并嵌合于绝缘沟槽部124a的突出部134a。这样绝缘沟槽部124a以及嵌合于该绝缘沟槽部的突出部134a的个数就没有特别的限定,能够对应于被要求的绝缘距离适宜决定。第2实施方式所涉及的线圈装置100也能够取得与第1实施方式所涉及的线圈装置10相同的效果。
其他实施方式
以上一边展示实施方式一边对本发明所涉及的线圈装置进行了说明,但是上述实施方式不过是本发明的一个例子,第1骨架20、120以及第2骨架30、130的形状能够对应于线圈装置的用途等作适当变更。例如,上述线圈装置10、100是轴腿部52a、52b的轴方向相对于安装面为平行的卧式线圈装置,但是也可以将具有绝缘凸缘部以及内周缘部的骨架适用于轴方向相对于安装面为垂直的立式线圈装置。另外,在线圈装置中,为了作为垫片或者作为绝缘以及补强等也可以将绝缘胶带缠绕于任意地方。再有,第1线圈60与第2线圈70的轴方向的位置错开量也能够对应于被线圈装置要求的漏泄来做适当调整,另外,也可以将内侧的第1线圈60和外侧的第2线圈70中的任一个作为初级线圈或者次级线圈。
符号说明
10.线圈装置
20.第1骨架
22.第1中空筒部
24.绝缘凸缘部
24a、24b.绝缘沟槽部
29.第1端子台部
30.第2骨架
32.第2中空筒部
34.内周缘部
34a、34b.突出部
34c.贯通孔
37a.中间凸缘部
39.第2端子台部
40.盖
50.磁芯
52a、52b.轴腿部
60.第1线圈
70.第2线圈
Claims (6)
1.一种线圈装置,其特征在于:
具备:
第1骨架,具有第1中空筒部;
第1线圈,被卷绕于作为所述第1中空筒部的外周壁的第1外周壁;
第2骨架,具有直径大于所述第1中空筒部并且将所述第1线圈的至少一部分容纳于内部的第2中空筒部;
第2线圈,被卷绕于作为所述第2中空筒部的外周壁的第2外周壁;
磁芯,具有插通所述第1中空筒部的内部的轴腿部,
所述第1骨架在所述第1中空筒部上的第2方向侧的端部具有从所述第1外周壁向外径方向突出的环状的凸缘部,
所述第2骨架具有环状的内周缘部,该内周缘部相对于所述凸缘部被配置于所述第2方向侧并从作为所述第2中空筒部的内周壁的第2内周壁向内径方向突出,并且形成有使所述轴腿部插通的贯通孔,
在所述凸缘部上形成有以与所述内周缘部相对的形式进行开口并在周向上连续的沟槽部,在所述内周缘部上形成有朝着所述沟槽部突出并嵌合于所述沟槽部的突出部。
2.如权利要求1所述的线圈装置,其特征在于:
在所述凸缘部形成有多个所述沟槽部,在所述内周缘部形成有多个所述突出部。
3.如权利要求1或者2所述的线圈装置,其特征在于:
所述第1骨架具有第1端子台部,该第1端子台部连接于所述第1中空筒部的与所述第2方向相反方向的第1方向侧的端部,并且设置有连接有所述第1线圈的端部的第1端子,
所述第2骨架具有第2端子台部,该第2端子台部连接于所述第2中空筒部的所述第2方向侧的端部,并且设置有连接有所述第2线圈的端部的第2端子。
4.如权利要求1~3中任意一项所述的线圈装置,其特征在于:
所述凸缘部的外缘部的外径与所述第2内周壁的内径大致相同或者仅小一些,作为所述第1中空筒部的内周壁的第1内周壁的内径与所述贯通孔的内径大致相同。
5.如权利要求1~4中任意一项所述的线圈装置,其特征在于:
在所述第2骨架上的与所述第2方向相反方向的第1方向侧的端部形成有在所述第1方向侧进行开口并且在周向上不连续的凹部,
在所述第1骨架上的所述第1方向侧的端部形成有嵌合于所述凹部的凸部。
6.如权利要求1~5中任意一项所述的线圈装置,其特征在于:
在所述第1外周壁上以被夹于所述第1线圈与所述凸缘部之间的形式卷绕有绝缘胶带,
所述第2线圈比从第2骨架上的与所述第2方向相反方向的第1方向侧的端部隔开规定的间隔而设置的中间凸缘部更向所述第2方向侧配置。
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