CN109562412A - 线性致动器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种线性致动器1，具有：可动体6、具备收容可动体6的壳体3的固定体2、以及将可动体6沿轴线L方向驱动的磁驱动机构10。在壳体3上，在轴线L方向的另一侧L2的底板部36，设有将伴随可动体6的轴线L方向上的振动的压力变化作为可听频带的声音而放出的放声孔360。因此，当通过磁驱动机构10使可动体6沿轴线L方向振动时，振动会传递给利用者。因此，通过与应传递的信息相对应地切换振动的方式，能够通过振动传递信息。另外，由于能够从放声孔360输出伴随可动体6的轴线L方向上的振动的声音，所以，利用声音也能够传递信息。
Description
技术领域
本发明涉及一种线性致动器，可动体在用于固定体的壳体的内部，沿轴线方向振动。
背景技术
作为通过振动而通知信息的器件，提案有一种线性致动器，具备：在轴线方向(振动方向)上具有多个永磁体的可动体、和具有配置于永磁体周围的线圈的固定体。(参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2016－101075号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
但是，在专利文献1所记载的结构中，仅通过振动对手持线性致动器的利用者传递信息，因此，存在用途受限的问题点。
鉴于以上的问题点，本发明的技术问题在于，提供一种线性致动器，能够利用振动和声音，对利用者传递信息。
解决问题所采用的技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供一种线性致动器，包括：可动体；固定体，所述固定体具备：收容所述可动体的壳体；磁驱动机构，所述磁驱动机构沿轴线方向驱动所述可动体，其中，所述壳体在所述轴线方向的一侧及另一侧中的一方具有底板部，所述底板部上设有放声孔，所述放声孔放出伴随所述可动体的所述轴线方向上的振动的声音。
在本发明中，当通过磁驱动机构使可动体沿轴线方向振动时，振动会传递给利用者。因此，通过与应传递的信息相对应地切换振动的方式，能够通过振动传递信息。另外，壳体在轴线方向的一侧或另一侧的端部具有设有放声孔的底板部，因此，能够将伴随可动体的轴线方向上的振动的压力变化作为可听频带的声音而从放声孔输出。因此，通过声音也能够传递信息。因此，能够扩大线性致动器的用途。
在本发明中，能够采用如下方式，所述底板部相对于所述轴线方向正交。
在本发明中，能够采用如下方式，所述磁驱动机构具备：设于所述可动体的永磁体、和设于所述固定体的线圈，所述永磁体在所述轴线方向上重叠配置多个，所述线圈沿着所述轴线配置多个，在多个所述永磁体中，在所述轴线方向上相邻的永磁体以同极对置的方式配置。根据所述方式，从在轴线方向上相邻的永磁体之间产生的磁通的密度高。因此，能够使可动体产生大的推力，并且，即使在提高了推力的情况下，也能够减少永磁体的数量。因此，能够抑制可动体的轴线方向的尺寸的扩大。
在本发明中，能够采用如下方式，在所述可动体中，所述永磁体在所述轴线方向层叠三个以上。
在本发明中，能够采用如下方式，在所述可动体和所述固定体之间设置有粘弹性体。根据所述方式，在可动体振动时，能够抑制可动体的共振。
在本发明中，能够采用如下方式，所述粘弹性体在于所述轴线方向上分离的多个部位，设于将所述可动体和所述固定体在相对于所述轴线方向正交的方向上对置的部分。根据所述方式，即使可动体的轴线方向上的尺寸大，也能够不使用弹簧部件，而利用粘弹性体适宜地支承可动体。
发明效果
在本发明中，当通过磁驱动机构使可动体沿轴线方向振动时，振动会传递给利用者。因此，通过与应传递的信息相对应地切换振动的方式，能够通过振动传递信息。另外，壳体在轴线方向的一侧或另一侧的端部具有设有放声孔的底板部，因此，能够将伴随可动体的轴线方向上的振动的压力变化作为可听频带的声音而从放声孔输出。因此，通过声音也能够传递信息。因此，能够扩大线性致动器的用途。
附图说明
图1是应用了本发明的线性致动器的立体图。
图2是图1所示的线性致动器的剖视图。
图3是在图1所示的线性致动器中，拆下了壳体时的分解立体图。
图4是在图1所示的线性致动器中，分解了配置于壳体的内部的部件时的分解立体图。
图5是在图1所示的线性致动器中，从线圈的外侧拆下了外轭时的分解立体图。
图6是在图1所示的线性致动器中，从线圈的内侧拆下了永磁体等时的分解立体图。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的实施方式。在以下的说明中，将可动体6的轴线设为L，在轴线L的延伸方向(可动体6的振动方向)中，对一侧标注L1，对另一侧标注L2进行说明。
(整体结构)
图1是应用了本发明的线性致动器1的立体图，图1(a)、(b)是从轴线L方向的一侧L1观察线性致动器1的立体图、及从轴线L方向的另一侧L2观察线性致动器1的立体图。图2是图1所示的线性致动器1的剖视图，图2(a)、(b)是将线性致动器1沿着轴线L切断时的纵剖视图、及将线性致动器1以相对于轴线L正交的面切断时的横剖视图。
图1所示的线性致动器1具有沿轴线L方向延伸的轴形状，通过振动等对手持线性致动器1的利用者通知信息。因此，线性致动器1能够作为游戏机的操作部件等利用，能够通过振动等体验新的感觉。如图2所示，所述线性致动器1具有：包含圆筒状的壳体3等的固定体2、和在壳体3的内部沿轴线L方向可移动地支承于固定体2的可动体6。可动体6通过在轴线L方向上振动而输出信息。在本方式中，如参照图2～图6以下所说明，固定体2具有：壳体3、绕线架4、及线圈5等。可动体6具有：与线圈5构成磁驱动机构10的永磁体7、套筒8、外轭9等。可动体6通过粘弹性体18、19支承于固定体2，不使用用于支承可动体6的弹簧部件。
(壳体3的结构)
图3是在图1所示的线性致动器1中，拆下了壳体时的分解立体图。如图1、图2及图3所示，在固定体2上，壳体3具有：沿轴线L方向延伸的圆筒状的主体部35、设于主体部35的轴线L方向的另一侧L2的底板部36、以及设于主体部35的轴线L方向的一侧L1的圆环部34。配线基板25从圆环部34的内侧露出，利用配线基板25的接合面250从外部向线圈5供给驱动信号。在底板部36的中央形成有后述的放声孔360。在主体部35的内周侧，轴线L方向的大致中间位置为内径比轴线L方向的两侧小的小径部37，相对于小径部，轴线L方向的两侧为内径比小径部37大的大径部38、39。
壳体3具有在周向上被分割成多个壳体部件(第一壳体部件31及第二壳体部件32)的形状，通过将第一壳体部件31和第二壳体部件32结合而构成壳体3。第一壳体部件31及第二壳体部件32分别具有：构成主体部35的截面半圆形状的侧板部315、325、构成底板部36的大致半圆形状的第一端板部316、326、以及构成圆环部34的圆弧状的第二端板部314、324。在侧板部315、325的内侧，构成小径部37的凸部317、327沿周向延伸。
(可动体6的结构)
图4是在图1所示的线性致动器1中，分解了配置于壳体的内部的部件时的分解立体图。图5是在图1所示的线性致动器1中，从线圈的外侧拆下了外轭时的分解立体图，图5(a)、(b)中表示从轴线L方向的一侧L1观察的情况、及从轴线L方向的另一侧L2观察的情况。图6是在图1所示的线性致动器1中，从线圈的内侧拆下了永磁体等时的分解立体图。如图2及图6所示，在可动体6上，永磁体7沿轴线L方向重叠配置有多个。例如，在可动体6上，永磁体7被层叠三个以上。在本方式中，将五个永磁体7沿轴线L方向重叠配置。永磁体7为圆柱状，在轴线L方向上相邻的两个永磁体7之间，配置有由圆盘状的磁性板构成的间隔物71。
在多个永磁体7上，如图6中示出磁极N、S，在轴线L方向上相邻的永磁体7以同极对置的方式进行配置。例如，从轴线L方向的一侧L1数第1个永磁体7和第2个永磁体7其N极分别经由间隔物71对置，第21个永磁体7和第3个永磁体7其S极分别经由间隔物71对置。
因此，在相邻的永磁体7之间产生斥力，但多个永磁体7通过参照图2、图3、图4、图5及图6等而在以下所说明的套筒8、外轭9、第一磁性板91、第二磁性板92，以在轴线L方向上排列的状态被限制在轴线L方向上。
首先，如图2、图5及图6所示，可动体6具有：包围永磁体7的周围的非磁性的筒状的套筒8。套筒8具有：从位于轴线L方向的两端的永磁体7自轴线L方向的一侧L1及另一侧L2突出的长度尺寸。因此，位于轴线L方向的两端的永磁体7分别被引入比套筒8的轴线L方向的两端靠内侧。永磁体7和套筒8通过粘接材料(未图示)固定，间隔物71和套筒8通过粘接材料(未图示)固定。套筒8在以包围通过夹具(未图示)保持的永磁体7及间隔物71的方式将片材弯曲成筒状时，通过粘接材料与永磁体7及间隔物71固定。因此，永磁体7及间隔物71在轴线L方向上以高的直行性支承于套筒8，在套筒8的径向外侧，以从套筒8分离的方式配置卷绕于绕线架4的线圈5。
可动体6具有：设于套筒8的轴线L方向的一侧L1的第一磁性板91、设于套筒8的轴线L方向的另一侧L2的第二磁性板92、以及具备在径向外侧包围线圈5的筒部95的外轭9。外轭9的筒部95与线圈5分离。第一磁性板91在与多个永磁体7中、设于轴线L方向的一侧L1的一端的永磁体7抵接的状态下，与外轭9的筒部95的轴线L方向的一侧L1的端部951连结。第二磁性板92在与多个永磁体7中、设于轴线L方向的另一侧L2的一端的永磁体7抵接的状态下，与外轭9的筒部95的轴线L方向的另一侧L2的端部952连结。
在本方式中，第一磁性板91具备：与筒部95的端部951连结的第一板部911、和从第一板部911向套筒8的内侧突出并与永磁体7抵接的第一凸部912。第二磁性板92具备：与筒部95的端部952连结的第二板部921、和从第二板部921向套筒8的内侧突出并与永磁体7抵接的第二凸部922。因此，永磁体7及间隔物71从轴线L方向的两侧被第一磁性板91和第二磁性板92抑制。在本方式中，第一磁性板91通过焊接与筒部95连结，外轭9将筒部95和第二磁性板92形成为一体。
在外轭9的筒部95的外周面上，与壳体3的小径部37对置的位置成为向径向外侧突出的大径部97。所述大径部97在可动体6向与轴线L交叉的方向移动时与壳体3的小径部37抵接。因此，形成于外轭9的筒部95的大径部97、及形成于壳体3的主体部35的小径部37均在可动体6向与轴线L正交的方向移动时相互抵接，从而构成限制可动体6向与轴线L正交的方向的可动范围的止动件14。
(固定体2的结构)
如图2、图3、图4、图5及图6所示，固定体2具有：相对于第一磁性板91配置于轴线L方向的一侧L1的第一绕线架保持架41、相对于第二磁性板92配置于轴线L方向的另一侧L2的第二绕线架保持架42、以及在套筒8和外轭9之间沿轴线L方向延伸的筒状的绕线架4。
第一绕线架保持架41和第一磁性板91在轴线L方向上分离，第二绕线架保持架42和第二磁性板92在轴线L方向上分离，绕线架4与套筒8及外轭9在径向上分离。在固定体2上，在绕线架4的外周面上，在轴线L方向的多个部位卷绕有线圈5，线圈5经由绕线架4及套筒8与在轴线L方向上相邻的永磁体7之间对置。在绕线架4的外周侧，在轴线L方向的另一侧L2的端部形成有突缘部48，并且，在轴线L方向上相邻的线圈5之间安装有圆环状的间隔物55。
第一绕线架保持架41具有：圆形的第一端板部411、和从第一端板部411的外缘向轴线L方向的另一侧L2弯曲的筒状的第一侧板部412。在第一端板部411的轴线L方向的一侧L1的面上重叠配置有配线基板25。在第一端板部411形成有两条圆弧状的狭缝416，并且，在两条狭缝416的附近各形成有两个贯通孔417。另外，两个贯通孔417的一方与形成于配线基板25的贯通孔251重叠。因此，能够将用于线圈5的线圈线的端部经由贯通孔417、251穿绕到配线基板25的接合面250。
在本方式中，在将绕线架4和第一绕线架保持架41连结时，在第一磁性板91上形成有第一贯通部910，供将绕线架4和第一绕线架保持架41连结的第一连结部46贯通。第一贯通部910由在第一磁性板91的第一凸部912周围于第一板部911上呈扇形状切出的缺口构成。第一连结部46具备：从绕线架4朝向第一绕线架保持架41突出的两个第一连结板461、和从第一绕线架保持架41朝向绕线架4突出的两个第一支承板419。在本方式中，第一连结板461及第一支承板419均以圆弧状截面重叠。另外，两个第一连结板461分别嵌入形成于第一绕线架保持架41的第一端板部411的两条狭缝416。因此，能够在狭缝416的内部将第一绕线架保持架41和第一连结板461通过焊接等连结。
第二绕线架保持架42具有：圆形的第二端板部421、和从第二端板部421的外缘向轴线L方向的一侧L1弯曲的筒状的第二侧板部422。在第二端板部421的中央，形成有与设于壳体3的底板部36的放声孔360重叠的开口部420。在此，底板部36及第二端板部421均以相对于轴线L方向正交的方式设置。
在本方式中，在将绕线架4和第二绕线架保持架42连结时，在第二磁性板92上形成有第二贯通部920，供将绕线架4和第二绕线架保持架42连结的第二连结部47贯通。第二贯通部920由在第2磁性板92的第二凸部922周围于第二板部921上呈扇形状切出的缺口构成。在本方式中，第二连结部47具备：从绕线架4朝向第二绕线架保持架42突出的两个第二连结板471、和从第二绕线架保持架42朝向绕线架4突出的两个第二支承板429。在本方式中，第二连结板471及第二支承板429均在以圆弧状截面重叠的状态下通过焊接等连结。
在本方式中，在绕线架4的外周面及第一支承板419的外周面，设有将构成线圈5的线圈线(未图示)的端部沿轴线L方向穿绕的槽491、492、418，槽491、492延伸至第一连结板461的外周面。因此，在将绕线架4和第一绕线架保持架41连结时，槽491、492、418相连。因此，能够将线圈线的端部经由槽491、492、418、贯通孔417及贯通孔251而穿绕至配线基板25的接合面250。
(粘弹性体18、19的结构)
在本方式中，在于轴线L方向上分离的多个位置，通过设于可动体6和固定体2在相对于轴线L方向正交的方向上对置的部分的粘弹性体18、19，可动体6被支承为可沿轴线L方向直线往复移动。在此，多个粘弹性体18、19在外轭9和主体部35之间，配置于相对于止动件14的轴线L方向的一侧L1及另一侧L2的双方。
在本方式中，相对于止动件14设于轴线L方向的一侧L1的粘弹性体18，在周向上等角度间隔的四个部位的各部位，分别固定于外轭9的筒部95的外周面及壳体3的主体部35的内周面。另外，相对于止动件14设于轴线L方向的另一侧L2的粘弹性体19也与粘弹性体18相同，在周向上等角度间隔的四个部位的各部位，分别固定于外轭9的筒部95的外周面及壳体3的主体部35的内周面。在此，粘弹性体18、19是针入度为10度～110度的硅系凝胶。针入度由JIS－K－2207或JIS－K－2220规定，且所述值越小表示其越硬。在此，粘弹性是将粘性和弹性两方合起来考虑的性质，是凝胶状部件、塑料、橡胶等高分子物质中显见的性质。因此，作为粘弹性部件18、19，可使用各种凝胶状部件。另外，作为粘弹性部件18、19，可以使用天然橡胶、二烯系橡胶(例如苯乙烯·丁二烯橡胶、异戊二烯橡胶、丁二烯橡胶)、氯丁橡胶、丙烯腈·丁二烯橡胶等)、非二烯系橡胶(例如丁基橡胶、乙烯·丙烯橡胶、乙烯·丙烯·二烯橡胶、聚氨酯橡胶、硅橡胶、氟橡胶等)、热塑性弹性体等各种橡胶材料及它们的改性材料。粘弹性部件18、19根据其伸缩方向而具备线形或非线形的伸缩特性。例如，粘弹性部件18、19在沿其厚度方向(轴向)被按压而压缩变形时，具备非线形的成分(弹簧系数)比线形的成分(弹簧系数)大的伸缩特性。与之相对，在沿厚度方向(轴向)拉伸伸展的情况下，具备线形的成分(弹簧系数)比非线形的成分(弹簧系数)大的伸缩特性。由此，在粘弹性部件18、19在可动体3和支承体2之间沿厚度方向(轴向)被按压而压缩变形时，能够抑制粘弹性部件18、19大幅变形，因此，能够抑制可动体3和支承体2的间隙大幅变化。另一方面，在粘弹性部件18、19向与厚度方向(轴向)交叉的方向(剪切方向)变形的情况下，无论在任一方向上动作，也是拉伸伸展方向的变形，因此，具有线形的成分(弹簧系数)比非线形的成分(弹簧系数)大的变形特性。因此，在粘弹性部件18、19中，基于运动方向的弹力恒定。因此，通过使用粘弹性部件18、19的剪切方向的弹簧要素，能够提高振动加速度相对于输入信号的再现性，因此，能够以微妙的差异实现振动。此外，粘弹性体18、19和外轭9的固定、及粘弹性体18、19和壳体3的固定利用粘接材料、粘合剂、或硅凝胶的粘合性进行。
(动作)
在本方式的线性致动器1中，当从外部(上位的设备)经由配线基板25对线圈5供电时，通过由线圈5及永磁体7构成的磁驱动机构，可动体6沿轴线L方向往复移动。因此，手持线性致动器1的利用者，能够通过来自线性致动器1的振动得到信息。此时，对于施加于线圈5的信号波形，根据应传递的信息使频率变化。另外，虽然对线圈5施加的信号波形使极性反转，但此时在驱动信号的极性为负的期间和正的期间相对于电压的变化设置缓急之差。其结果，在可动体6向轴线L方向的一侧L1移动时的加速度和可动体6向轴线L方向的另一侧L2移动时的加速度之间产生差。因此，能够使利用者感到线性致动器1向轴线L方向的一侧L1或另一侧L2移动的错觉。
另外，在本方式的线性致动器1中，将伴随可动体6的轴线L方向上的振动的压力变化，作为可听频带的声音而从壳体3的放声孔360放出。因此，能够通过从放声孔360发出的声音输出信息。
(本方式的主要的效果)
如以上所说明，在本方式的线性致动器1中，当通过磁驱动机构10使可动体6沿轴L线方向振动时，振动会传递给利用者。因此，通过与应传递的信息相对应地切换振动的方式，能够通过振动传递信息。另外，壳体3由于在轴线L方向的另一侧L2的端部具有设有放声孔360的底板部36，所以，能够将伴随可动体6的轴线L方向上的振动的压力变化作为可听频带的声音从放声孔360输出。因此，能够利用声音传递信息。因此，能够扩大线性致动器1的用途。
另外，在本方式中，在可动体6上，将多个永磁体7沿轴线L方向重叠配置，并且，在轴线L方向上相邻的永磁体7以同极对置的方式配置，因此，从相邻的永磁体7之间放出的磁通的密度高。因此，即使在提高了推力的情况下，也能够减少永磁体7的数量，因此，能够抑制可动体6的轴线L方向的尺寸的扩大。另外，用于抑制可动体6的共振的粘弹性体18、19设于在轴线L方向上分离的多个部位，因此，即使可动体6的轴线L方向上的尺寸大，也能够不使用弹簧部件而通过粘弹性体18、19适宜地支承可动体6。另外，在可动体6上，将永磁体7层叠3个以上，因此，能够提高推力，并且，在所述情况下，永磁体7的数量也少。
另外，在可动体6上，永磁体7的周围被套筒8包围，因此，能够利用套筒8确保多个永磁体7的沿着层叠体的轴线L的方向上的笔直性，并且，能够利用第一磁性板91和第二磁性板92抑制作用于在轴线方向上相邻的永磁体7之间的斥力。
另外，在绕线架4的外周面设有将构成线圈5的线圈线的端部沿轴线L方向穿绕的槽491、492，因此，即使在将线圈5沿轴线L方向设置多个的情况下，也能够利用绕线架4的外周面将线圈线的端部穿绕至规定位置。
另外，由于利用壳体3的小径部37及外轭9的大径部97，构成了限定可动体6向与轴线L正交的方向的可动范围的止动件14，所以，在绕线架4与套筒8抵接之前、及线圈5与外轭9接触之前，外轭9与壳体3的主体部35抵接。因此，能够抑制绕线架4及线圈5的损伤。
另外，粘弹性体18、19在外轭9以及壳体3的主体部35之间配置于相对于止动件14的轴线L方向的一侧L1及另一侧L2，因此，能够利用粘弹性体18、19适宜地支承可动体6。另外，粘弹性体18、19设于在固定体2和可动体6上沿径向(相对于轴线L方向正交的方向)对置的位置，因此，能够利用粘弹性体18、19抑制使可动体6沿轴线L方向振动时的共振。此时，粘弹性体18、19在剪切方向上变形，因此，粘弹性体18、19具有线形的成分比非线形的成分大的变形特性。因此，能够提高振动加速度相对于输入信号的再现性，因此，能够以微妙的差异实现振动。因此，即使在固定体2和可动体6上沿径向对置的部分的间隔发生变化，由于粘弹性体18、19的弹性率的变化小，所以，也能够有效地抑制可动体6沿轴线L方向振动时的共振。
另外，在本方式中，壳体3由在周向上配置的多个壳体部件(第一壳体部件31及第二壳体部件32)构成，因此，容易在壳体3的内侧配置粘弹性体18、19。
另外，在壳体3的底板部36上，设有将伴随可动体6的轴线L方向上的振动的压力变化作为可听频带的声音放出的放声孔360，因此，利用者能够通过手感觉到的振动得到信息，并且，能够通过从放声孔360发出的声音得到信息。
(其它实施方式)
在上述实施方式中，在壳体3上，在轴线L方向的另一侧L2设有具备放声孔360的底板部36，但也可以在轴线L方向的一侧L1设置具备放声孔的底板部。
附图标记说明
1…线性致动器、2…固定体、3…壳体、4…绕线架、5…线圈、6…可动体、7…永磁体、8…套筒、9…外轭、10…磁驱动机构、14…止动件、18、19…粘弹性体、25…配线基板、31…第一壳体部件、32…第二壳体部件、34…圆环部、35…主体部、36…底板部、37…小径部、97…大径部、41…第一绕线架保持架、42…第二绕线架保持架、46…第一连结部、47…第二连结部、91…第一磁性板、92…第二磁性板、95…筒部、317、327…凸部、360…放声孔、411…第一端板部、412…第一侧板部、418、491、492…槽、419…第一支承板、420…开口部、421…第二端板部、422…第二侧板部、429…第二支承板、461…第一连结板、471…第二连结板、910…第一贯通部、911…第一板部、912…第一凸部、920…第二贯通部、912…第二板部、922…第二凸部。
Claims (6)
1.一种线性致动器，其特征在于，包括：
可动体；
固定体，所述固定体具备：收容所述可动体的壳体；
磁驱动机构，所述磁驱动机构沿轴线方向驱动所述可动体，
其中，
所述壳体在所述轴线方向的一侧及另一侧中的一方具有底板部，
所述底板部上设有放声孔，所述放声孔放出伴随所述可动体的所述轴线方向上的振动的声音。
2.根据权利要求1所述的线性致动器，其特征在于，
所述底板部相对于所述轴线方向正交。
3.根据权利要求1或2所述的线性致动器，其特征在于，
所述磁驱动机构具备：设于所述可动体的永磁体、和设于所述固定体的线圈，
所述永磁体在所述轴线方向上重叠配置多个，
所述线圈沿着所述轴线配置多个，
在多个所述永磁体中，在所述轴线方向上相邻的永磁体以同极对置的方式配置。
4.根据权利要求3所述的线性致动器，其特征在于，
在所述可动体中，所述永磁体在所述轴线方向层叠三个以上。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的线性致动器，其特征在于，
在所述可动体和所述固定体之间设置有粘弹性体。
6.根据权利要求5所述的线性致动器，其特征在于，
所述粘弹性体在于所述轴线方向上分离的多个部位，设于将所述可动体和所述固定体在相对于所述轴线方向正交的方向上对置的部分。
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