CN109361282A - 线圈骨架、轴承铁芯、接电部件、轴承及磁悬浮电机 - Google Patents

线圈骨架、轴承铁芯、接电部件、轴承及磁悬浮电机 Download PDF

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CN109361282A CN201811375322.9A CN201811375322A CN109361282A CN 109361282 A CN109361282 A CN 109361282A CN 201811375322 A CN201811375322 A CN 201811375322A CN 109361282 A CN109361282 A CN 109361282A
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龚敏
黄积光
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Abstract

本发明涉及一种线圈骨架、轴承铁芯、接电部件、轴承及磁悬浮电机，包括：呈环形的第一本体，第一本体沿周向开设有用于容置电磁线圈的第一容置腔，第一容置腔具有与外界连通的第一开口；出线件，出线件连接于第一本体的轴向端面上，出线件上开设用于引出电磁线圈线头的第一出线孔及用于引出电磁线圈线尾的第二出线孔，第一出线孔与第二出线孔均与第一容置腔连通；第一出线孔与第二出线孔沿第一本体的径向错位设置。避免了在第一导电片与电磁线圈的线头焊接的一端与第二导电片与电磁线圈的线尾焊接的一端之间设置隔断槽以防止相互之间出现短路或电气间隙不足的问题，且第一导电片与第二导电片均可以设计为相对较简单的形状，减少了所需工时。

Description

线圈骨架、轴承铁芯、接电部件、轴承及磁悬浮电机
技术领域
本发明涉及驱动装置技术领域，特别是涉及一种线圈骨架、轴承铁芯、接电部件、轴承及磁悬浮电机。
背景技术
在磁悬浮电机系统中，需要用轴向轴承来保持转轴系统的轴向位置精度，其工作原理是给轴向轴承的电磁线圈通以大小可调的电流，电磁线圈及轴承铁芯会产生大小可变的轴向磁吸力，此轴向磁吸力可将转轴系统上的吸盘吸向轴向轴承。当在吸盘的两端各安装一个轴向轴承时，就可以根据需要调整转轴系统的轴向位置。
轴向轴承包括线圈骨架、轴承铁芯以及接电部件(PCB板)，线圈骨架容置于轴承铁芯内，电磁线圈绕制于线圈骨架上，且电磁线圈的线头与线尾需沿轴承的轴向从线圈骨架上的出线柱的两个出线孔引出后与PCB板焊接，再通过PCB板上的两个导电片与外电路相连接。
传统的线圈骨架的出线柱的两个出线孔的距离较近，则电磁线圈的线头与线尾的距离较近，从而造成PCB板上两个导电片分别与线头与线尾所形成的两个焊接点之间的距离较近，如此两个焊接点之间需要设置隔断槽以防止PCB板的两个导电片相互之间出现短路或者电气不足的问题，同时为了便于将两个导电片引向轴向轴承的外周，两个导电片也需要做成较复杂的形状，需要工时较多。
发明内容
基于此，有必要针对传统制造轴向轴承所需工时较多的问题，提供一种可减少所需工时的线圈骨架、轴承铁芯、接电部件、轴承及磁悬浮电机。
一种线圈骨架，所述线圈骨架包括：
呈环形的第一本体，所述第一本体沿周向开设有用于容置电磁线圈的第一容置腔，所述第一容置腔具有与外界连通的第一开口；
出线件，所述出线件连接于所述第一本体的轴向端面上，所述出线件上开设用于引出所述电磁线圈线头的第一出线孔及用于引出所述电磁线圈线尾的第二出线孔，所述第一出线孔与所述第二出线孔均与所述第一容置腔连通；
其中，所述第一出线孔与所述第二出线孔沿所述第一本体的径向错位设置。
在其中一个实施例中，所述第一出线孔与所述第二出线孔沿所述第一本体的周向错位设置。
在其中一个实施例中，所述出线件包括分体设置的第一出线圆柱与第二出线圆柱，所述第一出线孔开设于所述第一出线圆柱上，所述第二出线孔开设于所述第二出线圆柱上。
在其中一个实施例中，所述第一开口开设于所述第一本体的外周面上。
一种轴承铁芯，所述轴承铁芯包括呈环形的第二本体，所述第二本体沿周向开设有用于容置如上述任一项所述的线圈骨架的第二容置腔，所述第二容置腔具有与外界连通的第二开口，所述第二本体的轴向端面还开设有与所述第二容置腔连通的阶梯装配孔，所述阶梯装配孔用于装配所述线圈骨架的所述出线件。
在其中一个实施例中，所述阶梯装配孔包括分体设置的第一阶梯圆孔与第二阶梯圆孔，所述第一阶梯圆孔与所述第二阶梯圆孔沿所述第二本体的径向错位设置；
其中，所述第二阶梯圆孔用于装配所述线圈骨架的第一出线圆柱，所述第二阶梯圆孔用于装配所述线圈骨架的第二出线圆柱。
在其中一个实施例中，所述第一阶梯圆孔与所述第二阶梯圆孔沿所述第二本体的周向错位设置。
在其中一个实施例中，所述第二开口开设于所述第二本体背离所述阶梯装配孔的轴向端面上。
一种接电部件，设置于如上述任一项所述的轴承铁芯上，且所述接电部件位于所述第二本体设置有所述阶梯装配孔的轴向端面上，所述接电部件包括：
第三本体，所述第三本体上开设有间隔设置的第一容置槽及第二容置槽；
第一导电片与第二导电片，所述第一导电片与所述第二导电片分别容置于所述第一容置槽及所述第二容置槽内；
其中，所述第一导电片的一端用于与电磁线圈的线头焊接，所述第二导电片的一端用于与电磁线圈的线尾焊接，所述第一导电片与所述第二导电片的另一端分别向远离轴承铁芯中心轴线的方向延伸。
在其中一个实施例中，所述第一导电片与所述第二导电片均为一字型。
一种轴承，包括电磁线圈、如上述任一项所述的线圈骨架、如上述任一项所述的轴承铁芯及如上述任一项所述的接电部件，所述电磁线圈从所述第一开口容置于所述第一容置腔内，所述电磁线圈的线头与线尾分别从所述第一出线孔及所述第二出线孔引出，所述第一本体装配于所述第二容置腔内，且所述出线件装配于所述阶梯装配孔内，所述第一导电片与所述电磁线圈的线头焊接，所述第二导电片与所述电磁线圈的线尾焊接。
一种磁悬浮电机，包括转轴及两个如上述所述的轴承，两个所述轴承设置于所述转轴轴向的两端。
本发明提供的线圈骨架、轴承铁芯、接电部件、轴承及磁悬浮电机，第一出线孔与第二出线孔沿第一本体的径向错位设置，相较于现有技术，第一出线孔与第二出线孔之间距离较大，从而从第一出线孔中引出的电磁线圈的线头与从第二出线孔中引出的电磁线圈的线尾之间的距离较大，则与线头与线尾分别焊接的第一导电片与第二导电片之间的距离较大，如此避免在第一导电片与线头焊接的一端与第二导电片与线尾焊接的一端之间设置隔断槽以防止相互之间出现短路或电气间隙不足的问题，且第一导电片与第二导电片均可以设计为相对较简单的形状，减少了所需工时。
附图说明
图1为本发明一实施例提供的轴承的结构图；
图2为图1中所示的轴承的A-A面的剖视图；
图3为图2中所示的轴承的A处放大图；
图4为图1中所示的轴承的线圈骨架的结构图；
图5为图4中所示的线圈骨架的平面图；
图6为图5中所示的线圈骨架的B-B面的剖视图；
图7为图1中所示的轴承的轴承铁芯的结构图；
图8为图7中所示的轴承铁芯的平面图；
图9为图8中所示的轴承铁芯的C-C面的剖视图；
图10为图1中所示的轴承的接电部件的结构图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
参阅图1，本发明一实施例提供一种磁悬浮电机，包括转轴以及位于转轴的轴向的两端的两个轴承100(即两个轴向轴承)。上述两个轴承100当通以电流时，可以分别产生吸引转轴的磁吸力；同时通过对两个轴承100通以大小可调的电流，便可调节每个轴承100对转轴的磁吸力大小，从而保持转轴的轴向位置。
在一个实施例中，转轴包括吸盘，两个轴承100可以对吸盘产生磁吸力，通过调节两个轴承100对转轴的吸盘的磁吸力的大小以调节转轴在轴向上的位置。
参阅图2及图3，每个轴承100包括电磁线圈、线圈骨架10、轴承铁芯20以及接电部件30，电磁线圈设置于线圈骨架10内，且电磁线圈的线头与线尾分别从线圈骨架10引出，线圈骨架10设置于轴承铁芯20内，接电部件30安装于轴承铁芯20的轴向端面上。
其中，接电部件30包括第一导电片31与第二导电片32(参阅图10)，电磁线圈的线头与第一导电片31焊接，电磁线圈的线尾与第二导电片32焊接，第一导电片31与第二导电片32均与外电路相连。通过上述设置，便可通过外电路对第一导电片31与第二导电片32施加电流，从而使电磁线圈及轴承铁芯20产生对转轴的轴向磁吸力。
参阅图4-图6，在一个实施例中，线圈骨架10包括第一本体11，第一本体11呈环形，且第一本体11沿周向开设有第一容置腔111，第一容置腔111具有与外界连通的第一开口112，电磁线圈从第一开口112容置于第一容置腔111内。
具体地，第一开口112沿周向开设于第一本体11的外周面。可以理解地，在另一个实施例中，第一开口112也可以开设于第一本体11的轴向端面，在此不作限定。
线圈骨架10还包括出线件12，出线件12突伸于第一本体11的轴向端面，且出线件12上开设有第一出线孔121与第二出线孔122。其中，第一出线孔121与第二出线孔122均与第一容置腔111连通，电磁线圈容置于第一容置腔111后其线头从第一出线孔121引向外界，电磁线圈的线尾从第二出线孔122引向外界。电磁线圈的线头从第一出线孔121引出后与第一导电片31的一端焊接形成第一焊接点，电磁线圈的线尾从第二出线孔122引出后与第二导电片32的一端焊接形成第二焊接点。
具体地，第一出线孔121与第二出线孔122沿第一本体11的径向错位设置，也即为第一出线孔121与第二出线孔122位于第一本体11两条不同的半径上。
相较于现有技术，本实施例提供的第一出线孔121与第二出线孔122可以沿第一本体11的周向间隔设置或者沿第一本体11的径向与周向均错位设置，由于第一本体11用于设置第一出线孔121与第二出线孔122的位置较多，从而第一出线孔121与第二出线孔122之间的距离较大，如此上述第一焊接点与第二焊接点之间的距离较大，较大的间距保证了第一导电片31与第二导电片32之间具有足够间隙以防止第一导电片31与第二导电片32之间出现短路或电气间隙不足的问题，省去了隔断槽的设置，从而减少了开设隔断槽所需的工时。
相较于现有技术，本实施例提供的第一出线孔121与第二出线孔122沿第一本体11的径向错位设置，则第一导电片31未与线头焊接的一端直接向远离第一本体11的中心的方向延伸即可，第二导电片32未与线尾焊接的一端直接向远离第一本体11的中心的方向延伸即可，从而第一导电片31与第二导电片32均可以设计为较简单的形状，如一字型，减少了所需工时。
进一步，第一出线孔121与第二出线孔122沿第一本体11的周向错位设置，也即为第一出线孔121与第二出线孔122并非位于同一圆周上，而是位于圆心相同的不同圆周上。
如此，在第一本体11有限的区域内，可以保证第一出线孔121与第二出线孔122之间具有相对较大的间距，进一步防止第一导电片31与第二导电片32之间出现短路或电气间隙不足的问题。
参阅图7-图9，轴承铁芯20包括第二本体21，第二本体21呈环形，且第二本体21沿周向开设有第二容置腔211，第二容置腔211具有第二开口212，线圈骨架10从第二开口212容置于第二容置腔211内。
具体地，第二开口212沿周向开设于第二本体21的轴向端面。可以理解地，在另一个实施例中，第二开口212也可以开设于第二本体21的外周面，在此不作限定。
第二本体21未开设有上述第二容置腔211的另一轴向端面开设有阶梯装配孔213，该阶梯装配孔213与第二容置腔211连通，阶梯装配孔213用于装配线圈骨架10的出线件12。
在装配时，线圈骨架10的第一本体11容置于第二容置腔211内，且线圈骨架10的出线件12穿设于阶梯装配孔213内，从而保证装配于出线件12的第一出线孔121的线头以及装配于其第二出线孔122内的线尾穿出阶梯装配孔213外，以分别与第一导电片31及第二导电片32焊接。
上述阶梯装配孔213包括互成阶梯的第一孔与第二孔，第一孔较第二孔远离第二容置腔211设置，第一孔的尺寸大于第二孔的尺寸，出线件12的尺寸与第二孔的尺寸相匹配，如此保证了第一焊接点与第二焊接点与轴承铁芯20之间的电气间隙。
在一些实施例中，出线件12包括分体设置的第一出线圆柱123与第二出线圆柱124，第一出线孔121开设于第一出线圆柱123上，第二出线孔122开设于第二出线圆柱124上。
相应地，阶梯装配孔213包括分体设置的第一阶梯圆孔2131与第二阶梯圆孔2132，第一阶梯圆孔2131与第二阶梯圆孔2132沿第二本体21的径向错位设置，第二阶梯圆孔2132用于装配第一出线圆柱123，第二阶梯圆孔2132用于装配第二出线圆柱124。
如此，上述第一孔包括分体设置的第一圆孔及第二圆孔，第二孔包括分体设置的第三圆孔及第四圆孔。第一圆孔与第三圆孔形成上述第一阶梯圆孔2131，第一圆孔较第三圆孔远离第二容置腔211设置，第一圆孔的内径大于第三圆孔的内径，保证了第一焊接点与轴承铁芯20之间的电气间隙。第二圆孔与第四圆孔形成上述第二阶梯圆孔2132，第二圆孔较第四圆孔远离第二容置腔211设置，第二圆孔的内径大于第四圆孔的内径，保证了第二焊接点与轴承铁芯20之间的电气间隙。
且由于阶梯装配孔213包括分体设置的第一阶梯圆孔2131与第二阶梯圆孔2132，相较于现有技术中阶梯装配孔213为阶梯腰形孔的方式，便于加工，节约了所需工时。
具体地，当上述出线件12包括分体设置的第一出线圆柱123与第二出线圆柱124时，为了保证开设于第一出线圆柱123上的第一出线孔121及开设于第二出线圆柱124上的第二出线孔122沿第一本体11的径向及周向均错位设置，则第一出线圆柱123与第二出线圆柱124也需沿第一本体11的径向与周向错位设置。相应地，第一阶梯圆孔2131与第二阶梯圆孔2132沿第二本体21的径向与周向均错位设置。
参阅图10，在一个实施例中，接电部件30还包括第三本体33，第三本体33设置于第二本体21开设有上述第一阶梯圆孔2131与第二阶梯圆孔2132的轴向端面上，第三本体33上开设有第一容置槽及第二容置槽，第一导电片31容置于第一容置槽内，第二导电片32容置于第二容置槽内，且第一导电片31的一端用于与电磁线圈的线头焊接，第二导电片32的一端用于与电磁线圈的线尾焊接，第一导电片31与第二导电片32的另一端向远离轴承铁芯20的中心的方向延伸。
具体地，第一导电片31与第二导电片32的形状为一字型，且第一导电片31与第二导电片32之间平行设置。更具体地，在第一导电片31与第二导电片32非形成焊接点的一端之间设置有隔断槽，以防止第一导电片31与第二导电片32之间出现短路或电气间隙不足的问题。
可以理解地，在另一个实施例中，第一导电片31与第二导电片32之间非平行设置，如第一导电片31与第二导电片32之间形成八字型结构，如此省去在第一导电片31与第二导电片32非形成焊接点的一端之间设置有隔断槽，进一步减少所需工时。
请重新参阅图4-图6，在一个实施例中，为了便于线圈骨架10与轴承铁芯20之间的固定连接，第一本体11连接有第一出线圆柱123及第二出线圆柱124的轴向端面还连接有内设第一螺纹孔的连接柱13，第二本体21上设置有配合孔，连接柱13装配于配合孔内，螺钉穿设于连接柱13的第一螺纹孔内与连接柱13螺纹连接，以将线圈骨架10与轴承铁芯20连接固定。
在一个实施例中，为了便于接电部件30与轴承铁芯20之间的连接固定，第二本体21上开设有第一螺纹孔，第三本体33上开设有第三螺纹孔，螺钉穿设于第三螺纹孔与第二螺纹孔内以将接电部件30与轴承铁芯20连接固定。
本发明一实施例还提供一种上述磁悬浮电机所包括的轴承100，以及提供一种上述轴承100所包括的线圈骨架10、轴承铁芯20及接电部件30。
本发明实施例提供的轴承100，可采用如下装配过程进行装配：
将电磁线圈从第一本体11的第一开口112装配于第一容置腔111内，且电磁线圈的线头与线尾分别从第一出线孔121与第二出线孔122引出；将线圈骨架10从第二开口212装配于第二容置腔211内，第一出线圆柱123从第一阶梯圆孔2131穿出，第二出线圆柱124从第二阶梯圆孔2132穿出，螺钉穿设于连接柱13的第一螺纹孔以将轴承铁芯20与线圈骨架10连接固定；第一导电片31与第二导电片32分别装配于第一容置槽与第二容置槽内；第三本体33装配于轴承铁芯20的轴向端面上，螺钉穿设于第三螺纹孔与第二螺纹孔内将接电部件30与轴承铁芯20连接固定，且第一导电片31的一端与电磁线圈的线头焊接，第二导电片32一端与电磁线圈的线尾焊接；第一导电片31与第二导电片32的另一端与外电路连接。
本发明实施例提供的线圈骨架10、轴承铁芯20、接电部件30、轴承100及磁悬浮电机，具有以下有益效果：
1、用于引出电磁线圈的线头的第一出线孔121与用于引出电磁线圈的线尾的第二出线孔122沿第一本体11的径向与周向错位设置，如此可使电磁线圈的线头与线尾之间的距离较大，从而保证分别与线头与线尾焊接的第一导电片31与第二导电片32之间的距离较大，避免在第一导电片31与第二导电片32焊接的一端设置隔断槽以防止相互之间出现短路或电气间隙不足的问题，且第一导电片31与第二导电片32均可以设计为相对较简单的形状，减少了所需工时；
2、出线件12包括分体设置的第一出线圆柱123及第二出线圆柱124，如此可以使轴承铁芯20的阶梯装配孔213包括分体设置的第一阶梯圆孔2131与第二阶梯圆孔2132，阶梯圆孔较阶梯腰形孔便于加工，进一步节约了所需工时。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (12)

1.一种线圈骨架(10)，其特征在于，所述线圈骨架(10)包括：
呈环形的第一本体(11)，所述第一本体(11)沿周向开设有用于容置电磁线圈的第一容置腔(111)，所述第一容置腔(111)具有与外界连通的第一开口(112)；
出线件(12)，所述出线件(12)连接于所述第一本体(11)的轴向端面上，所述出线件(12)上开设用于引出所述电磁线圈线头的第一出线孔(121)及用于引出所述电磁线圈线尾的第二出线孔(122)，所述第一出线孔(121)与所述第二出线孔(122)均与所述第一容置腔(111)连通；
其中，所述第一出线孔(121)与所述第二出线孔(122)沿所述第一本体(11)的径向错位设置。
2.根据权利要求1所述的线圈骨架(10)，其特征在于，所述第一出线孔(121)与所述第二出线孔(122)沿所述第一本体(11)的周向错位设置。
3.根据权利要求1所述的线圈骨架(10)，其特征在于，所述出线件(12)包括分体设置的第一出线圆柱(123)与第二出线圆柱(124)，所述第一出线孔(121)开设于所述第一出线圆柱(124)上，所述第二出线孔(122)开设于所述第二出线圆柱(124)上。
4.根据权利要求1所述的线圈骨架(10)，其特征在于，所述第一开口(112)开设于所述第一本体(11)的外周面上。
5.一种轴承铁芯(10)，其特征在于，所述轴承铁芯(10)包括呈环形的第二本体(21)，所述第二本体(21)沿周向开设有用于容置如权利要求1-4任一项所述的线圈骨架(10)的第二容置腔(211)，所述第二容置腔(211)具有与外界连通的第二开口(212)，所述第二本体(21)的轴向端面还开设有与所述第二容置腔(211)连通的阶梯装配孔(213)，所述阶梯装配孔(213)用于装配所述线圈骨架(10)的所述出线件(12)。
6.根据权利要求5所述的轴承铁芯(10)，其特征在于，所述阶梯装配孔(213)包括分体设置的第一阶梯圆孔(2131)与第二阶梯圆孔(2132)，所述第一阶梯圆孔(2131)与所述第二阶梯圆孔(2132)沿所述第二本体(21)的径向错位设置；
其中，所述第二阶梯圆孔(2132)用于装配所述线圈骨架(10)的第一出线圆柱(123)，所述第二阶梯圆孔(2132)用于装配所述线圈骨架(10)的第二出线圆柱(124)。
7.根据权利要求6所述的轴承铁芯(10)，其特征在于，所述第一阶梯圆孔(2131)与所述第二阶梯圆孔(2132)沿所述第二本体(21)的周向错位设置。
8.根据权利要求5所述的轴承铁芯(10)，其特征在于，所述第二开口(212)开设于所述第二本体(21)背离所述阶梯装配孔的轴向端面上。
9.一种接电部件(30)，其特征在于，设置于如权利要求5-8任一项所述的轴承铁芯(10)上，且所述接电部件(30)位于所述第二本体(21)设置有所述阶梯装配孔(213)的轴向端面上，所述接电部件(30)包括：
第三本体(33)，所述第三本体(33)上开设有间隔设置的第一容置槽及第二容置槽；
第一导电片(31)与第二导电片(32)，所述第一导电片(31)与所述第二导电片(32)分别容置于所述第一容置槽及所述第二容置槽内；
其中，所述第一导电片(31)的一端用于与电磁线圈的线头焊接，所述第二导电片(32)的一端用于与电磁线圈的线尾焊接，所述第一导电片(31)与所述第二导电片(32)的另一端分别向远离轴承铁芯(10)中心轴线的方向延伸。
10.根据权利要求9所述的接电部件(30)，其特征在于，所述第一导电片(31)与所述第二导电片(32)均为一字型。
11.一种轴承(100)，其特征在于，包括电磁线圈、如权利要求1-4任一项所述的线圈骨架(10)、如权利要求5-8任一项所述的轴承铁芯(10)及如权利要求9-10任一项所述的接电部件(30)，所述电磁线圈从所述第一开口(112)容置于所述第一容置腔(111)内，所述电磁线圈的线头与线尾分别从所述第一出线孔(121)及所述第二出线孔(122)引出，所述第一本体(11)装配于所述第二容置腔(211)内，且所述出线件(12)装配于所述阶梯装配孔内，所述第一导电片(31)与所述电磁线圈的线头焊接，所述第二导电片(32)与所述电磁线圈的线尾焊接。
12.一种磁悬浮电机，其特征在于，包括转轴及两个如权利要求11所述的轴承(100)，两个所述轴承(100)设置于所述转轴轴向的两端。
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