CN110211782A - 扼流装置和用于扼流装置的容纳部 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于在EMV滤波器中使用的扼流装置(1),本发明所基于的目的是,提出一种扼流装置(1),所述扼流装置是机械稳固的并且能够实现线圈(4,5)彼此间的改进的绝缘。所述目的如下实现:围绕所述环形芯(10)设置有两件式的外壳(15),并且在所述两件式的外壳(15)中设置有绝缘腹板(19)。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于在EMV滤波器中使用的扼流装置,其具有环形芯和至少两个绕组,所述绕组彼此电分离地设置在环形芯上。
本发明还涉及一种用于扼流装置的容纳部,以机械固定在用于电制冷剂压缩机的变流器的控制板上。
背景技术
在借助电压或电流执行开关过程的电子组件中,由于开关过程引起干扰的产生,所述干扰由所产生的电脉冲引起,伴随发出干扰信号。所述干扰既能够有线地传播,也能够经由自由空间传播,意即无线地作为无线电波传播。
技术设备的使其它设备不受到不期望的电效应或电磁效应干扰或者不受到其它设备干扰的能力称为电磁兼容性,简称为EMV。
从现有技术中已知的是,为了避免或为了最小化这种干扰的传播,组件配备有滤波器单元,即所谓的EMV滤波器、EMC滤波器或网络滤波器。此外已知的是,采取用于屏蔽或遮蔽电子组件的措施,以便避免由于干扰信号的过大的幅度而影响其它电子组件或设备的有序的功能。
由置于循环中的设备维持的这种干扰信号的大小在属于相应的设备的EMV标准中确定,并且根据要维持的极限值和最低要求来描述。关于此,例如已知所谓的ECE法规,所述ECE法规包括用于机动车辆以及用于机动车辆的部件和装备物品的统一的技术规定的国际协议目录。例如,ECE R10涉及去除无线电干扰的领域,其必须注意未来的发展,并且其引起允许的干扰放射的进一步减少。
在电变流器,也称为逆变器的运行中,产生电磁干扰放射,其中所述电变流器操控电动马达进而以幅度切换大的电流。这种变流器例如在操控空调压缩机中的马达或机动车辆的制冷剂压缩机时使用。
用于抑制在电组件或电子组件处的干扰放射的已知的解决方案是使用无源EMV滤波器。这种无源EMV滤波器通常借助于无源器件,如电容器、线圈和电阻器来实现,所述无源器件以已知的、适宜的方式相互联接,进而产生期望的滤波作用。
在要借助于EMV滤波器滤波的干扰的类型中,在所谓的共模干扰和差模干扰之间进行区分。待由EMV滤波器滤波的干扰频谱在实践中由两个叠加的干扰分量的总和构成。
例如用于电制冷剂压缩机的变流器的类型、结构和尤其是电压水平确定下述内容:两个干扰分量中的哪个干扰分量占优,进而必须对哪个干扰分量更强烈地滤波。
在例如在约48V的电压范围中运行的用于制冷剂压缩机的变流器的情况下,由于低的工作电压和同时在例如100A至200A的范围中的高的电流尤其引起差模干扰。
在以位于例如400V和1000V之间的电压工作的高压逆变器中,尤其发生共模干扰作为干扰分量。
不存在本发明的应用领域局限于仅避免或最小化共模干扰或仅避免或最小化差模干扰的限制。因此,对于仅一种类型的这种干扰的后续的、示例性实施方案不视为限制性的,因为本领域技术人员在任何时间都能够通过相应的专业上的改变来匹配于其它类型的干扰。
从现有技术中已知的是,通过使用所谓的扼流器结合无源EMV滤波器中的电容器对这种干扰进行滤波,所述扼流器包括芯上的绕组。为此,例如,在变流器的每个供电线路HV+和HV-中插入各一个绕组L1和L2,并且在供电线路HV+和HV-之间、在绕组L1和L2之前和之后设置有相应的电容器C1和C2。此外,在位于线路HV-和接地电位之间的绕组L2之后设置有输出侧的第三电容器C3,并且在位于无源EMV滤波器中的线路HV+和接地电位之间的绕组L1之后设置有输出侧的第四电容器C4。
扼流器,英语为choke,作为线圈或电感器已知,用于限制电线路中的电流、用于暂存呈磁场形式的能量、用于阻抗匹配或者用于滤波。这种扼流器通常插入电组件的电压供电线路中。为了提升所谓的感应电阻,也称为无功阻抗或电抗,扼流器通常包含软磁芯,在所述软磁芯上施加绕组。在此已知的是,使用软铁磁材料作为软磁材料,所述软铁磁材料能够以简单的方式在磁场中磁化。
此外,已知所谓的环形芯扼流器,其能够缠绕到铁氧体环形芯或粉末环形芯上。这种环形芯也能够由结晶的或非晶的金属带构成。环形芯形成闭合的磁回路,进而仅具有小的杂散磁场。这种低杂散有助于改进电磁兼容性。
设置在变流器的供电线路HV+和HV-中的绕组L1和L2被变流器的可行的最大输入电流穿流,进而必须相应地对于在此存在的电流载荷确定大小。叠加干扰的输入电流引导到设置在相应的芯上的绕组L1和L2中以产生磁场。在使用所谓的共模扼流器,英语为commonmode choke,简称CMC的情况下,由于设置在共同的芯上的两个绕组的相反的缠绕方向,在共同的芯中的输入电流的磁场升高。
这种共模扼流器例如由圆环形的芯构成,在该圆环形的芯上施加两个具有相反缠绕方向的绕组。每个绕组包括多个n匝的导电的电线,其中n选择为等于或大于一。这种圆环形的芯例如由铁氧体材料或由纳米晶材料构成。
由纳米晶材料构成的环形芯能够如下文中描述那样构建。将例如作为带状的初始材料存在的纳米晶材料卷成卷。因为纳米晶体材料具有非常脆的特性,所以纳米晶体绕组被封装在具有盖的罐形壳体中。由环形芯和壳体构成的这样产生的结构单元能够足够好地被保护免受机械影响。
为了制造扼流器,将这种结构单元夹紧到支架中,以借助用于例如两个绕组的相应确定尺寸的电线进行卷绕,并且根据现有技术半自动地卷绕。在此,特别是在相应高的电流载荷下必须提供的较大的电线直径的情况下,强的拉载荷和压载荷作用到芯上,因为待缠绕的电线一方面具有一定的机械刚性,并且另一方面必须紧密地缠绕到具有壳体的环形芯上。
此外,属于现有技术的是,在环形芯的内径中,设置有由非铁磁性的和导电性差的材料例如环氧树脂或塑料构成的绝缘板,以便使两个绕组彼此绝缘。在绕组之间出现数个100V的电位差的情况下,特别需要这种措施。在没有设置这种绝缘板的情况下,将低于在VDE0110规定“用于低压设施中的电运行机构的绝缘配合”中所要求的空气和爬电距离。此外常见的是,将绝缘板粘合到环形芯中。通常这仅发生在实际的卷绕过程之后。
从US 2016/0336846 A中已知一种电感器件,所述电感器件安装在电路板上并具有基本上平坦的载体和扼流器,其中所述扼流器安装在载体的上侧上并且包括芯和至少两个围绕芯缠绕的线圈。至少两个线圈的线构成有末端区段,所述末端区段引导穿过所述载体并且在所述载体的与载体的上侧相对置的下侧上终止。载体具有留空部,以用于使末端区段引导穿过载体和封闭件,以将线的末端区段固定在留空部中。借助于所提出的解决方案,提供了一种由载体和扼流器构成的紧凑的单元,所述单元能够根据现有技术中的常规方式设置在逆变器印刷电路板上。
然而,在使用现有技术中已知的使用纳米晶环形芯的情况下,由环形芯和壳体构成的结构单元必须吸收机械力。因此,为了保护壳体可能需要的是,限制在卷绕时电线直径的大小。
此外,例如在接近1000V的范围内的工作电压下,简单的绝缘板不再足以维持所要求的空气隙和爬电距离。尤其在环形芯的区域中,没有构成根据现有技术的绝缘板,这在不利的情况下能够导致电压闪络。
此外,由环形芯和壳体构成的结构单元必须固定在电子印刷电路板上。为了该目的通常使用粘合。部分地也需要其它辅助机构,例如承载结构单元的印刷电路板。对于该过程而言必要的大量粘合剂提高了生产成本。此外,粘合剂必须硬化,这增加了生产的耗时。
因此,存在对使用在EMV滤波器中的改进的扼流装置的需求,所述扼流装置克服了现有技术的缺点。
发明内容
本发明的目的在于,提出一种扼流装置,所述扼流装置在机械上是稳固的并且能够实现绕组彼此间改进的绝缘。此外,应提供在用于电制冷剂压缩机的变流器的控制板或驱动板上的扼流装置的安全的绝缘且防振动的支撑结构(Verbau)。
所述目的通过一种用于在EMV滤波器中使用的扼流装置和用于所述扼流装置的容纳部来实现,所述扼流装置包括环形芯和至少两个绕组,所述绕组彼此电分离地设置在所述环形芯上,其特征在于,围绕所述环形芯设置有两件式的外壳,并且在所述两件式的外壳中设置有绝缘腹板。在下文中给出改进方案。
在此提出,例如由带状的纳米晶体材料形成的环形芯设置在两件式的外壳中。两件式的外壳构成为,使得环形芯能够置入两件式的外壳的第一部分中。借助于两件式的外壳的施加或放置到第一部分上的第二部分,实现外壳的封闭。借助两件式的外壳,能够完全地封闭或包封圆环形的环形芯。
为了该目的,两件式的外壳配备有适合于容纳圆环形的环形芯的环形空腔,所述环形空腔通过两件式的外壳以相同或不同的份额构成。通过组装两件式的外壳的两个部分而构成的空腔设计为,使得实现环形芯的形状配合的容纳部。通过环形芯的牢固的和全方位的包封,实现环形芯的稳定和可靠的容纳。
两件式的外壳具有构成绝缘板的绝缘腹板。绝缘腹板此外在从现有技术已知的领域中构成在环形芯的内径中,并且有利地围绕环形芯直至环形芯的外径之外的区域中构成。因此,构成绝缘板的绝缘腹板优选以引导穿过圆的中心点的割线的形式构成。以这种方式,两件式的外壳构成为具有适合于容纳圆环形的环形芯的环形空腔,并且具有构成绝缘板的绝缘腹板。
两件式的外壳有利地由如塑料的材料制造。这种塑料具有良好的机械特性,以稳固地容纳环形芯。此外,塑料是一种良好的电绝缘体。因此,扼流装置的绕组能够直接施加到由塑料构成的两件式的外壳上。塑料,如聚酰胺,简称为PA,能够根据从现有技术中已知的制造方法,例如注塑方法来简单地加工。
两件式的外壳的两个部分优选形状相同地制造。因此,两件式的外壳具有两个半壳,所述半壳以组装的方式构成两件式的外壳。外壳的通过两个形状相同的半壳的构成方案能够实现,在用于制造半壳的注塑方法中借助模具或注塑模具就足够了,这引起在制造时降低的耗费和降低的成本。
分离部位优选平坦地构成,所述分离部位即为下述区域,在所述区域中在组装所述装置时两个半壳接触地设置。为了固定两件式的外壳的半壳,在分离部位上能够施加粘合剂,并且将两个半壳彼此粘合。
根据本发明的一个替选的实施方案,分离部位至少在一个区域中阶梯状地构成。阶梯部能够例如沿着绝缘腹板构成。借助于一个或多个阶梯部,半壳拼合成结构单元被简化,因为阶梯部确保了半壳彼此间的精确对齐。也在该情况下,在分离部位处引入粘合剂,以将半壳彼此粘合。
通过在分离部位处插入阶梯部,也实现了更加机械稳固的结构,并且改进了在分离部位处在绕组和环形芯材料之间的绝缘。
附图说明
参考附图从对实施例的下述描述中给出本发明的设计方案的其它细节、特征和优点。在附图中:
图1以具有扼流装置,尤其是共模扼流器的EMV滤波器电路为例示出根据现有技术的无源EMV滤波器的示例性的电路布置;
图2示出现有技术中的共模扼流器,其具有圆环形的芯,所述圆环形的芯具有两个以相反的缠绕方向施加的绕组;
图3示出根据本发明的容纳或包围环形芯的两件式的外壳;
图4示出根据本发明的两件式的外壳的半壳;
图5示出两个结构相同地构成的半壳,所述半壳合并成具有阶梯状构成的分离部位的两件式的外壳;
图6示出放置具有变流器的控制板的扼流装置以操控电制冷剂压缩机的原理图;
图7示出适合用于放置根据本发明的扼流装置的容纳部;和
图8示出将根据本发明的扼流装置引入框架中的视图。
具体实施方式
图1示出根据现有技术的具有扼流器1’的无源EMV滤波器的示例性的电路布置,其中EMV滤波器与变流器2连接。构成为无源滤波器的EMV滤波器电路具有输入端3,在所述输入端处例如能够施加48V的电压,并且所述EMV滤波器电路包括设置在供电线路HV+和HV-中的第一绕组L14和第二绕组L25,所述第一绕组和第二绕组设置在共同的芯上,例如环形芯10上。
具有附图标记C1的第一电容器6在供电线路HV+和HV-之间直接设置在无源EMV滤波器电路的输入端处并且设置在绕组L14和L25之前,而具有附图标记C2的第二电容器7在绕组L14和L25后方设置在EMV滤波器电路的输出端处,进而设置在变流器2的输入端处。
具有附图标记C3的第三电容器8设置在线路线HV-和接地电位之间。具有附图标记C4的第四电容器9设置在线路HV+和接地电位之间。
如在现有技术中常见的,变流器2产生运行没有示出的电动马达所需的电控制信号,所述电动马达例如驱动制冷剂压缩机。
在图2中示出现有技术中的扼流器1’,尤其是共模扼流器,其由圆环形的环形芯10构成,所述环形芯具有两个以相反的缠绕方向施加的绕组4和5。为了容纳第一绕组4以及第二绕组5的线端部,设有安装板11。线端部例如与在安装板11上的相应的接触部位或导体轨道导电地钎焊或焊接。
此外,通常将环形芯10例如借助于粘合剂12固定在安装板11上。由环形芯10、第一绕组4、第二绕组5和安装板11构成的单元能够借助于设置在安装板11上的连接销13与变流器的在图2中未示出的控制板连接。例如,为了建立连接销13与变流器的控制板的接触部位或导体轨道的导电连接,能够使用钎焊方法或焊接方法。
为了将第一绕组4与第二绕组5电绝缘,将绝缘板14设置在环形芯10的内径中。绝缘板14例如借助于粘合剂12机械地固定在环形芯10的内径中。
图3示出根据本发明的扼流装置1,所述扼流装置具有容纳或包围环形芯10的两件式的外壳15。两件式的外壳15借助于第一半壳16和第二半壳17构成。两个半壳16、17都具有分离部位18,所述分离部位构成为,使得第一半壳16和第二半壳17的拼合能够在半壳16、17之间没有剩余的中间空间的情况下实现。
在将环形芯10插入两件式的外壳15中之后,半壳16、17能够例如借助于粘合剂12彼此粘合。随后,利用从现有技术中已知的缠绕方法安置第一绕组4和第二绕组5,并且完成根据本发明的扼流装置1。为了更好地看到半壳16、17,绕组4和5没有在图3中示出。
半壳16、17分别构成为具有绝缘腹板19的一部分。在组装半壳16、17之后,绝缘腹板19完整地构成,并且伸展穿过半壳16、17的内径和也伸展到超出半壳16、17的外径的区域中。
与现有技术相比更大的绝缘腹板19一方面引起改进在第一绕组4和第二绕组5之间的绝缘,并且另一方面引起两件式的外壳的机械稳定性,进而改进扼流装置1的机械稳定性。更大的绝缘腹板19的表达既意味着,绝缘腹板19也构成为超出两件式的外壳15的外径,也意味着,腹板围绕两件式的外壳15的横截面进而也围绕环形芯10的横截面构成。机械稳定性的改进既作用于两件式的外壳15,也作用于对环形芯10的脆性材料的改进的保护,尤其在用例如两个绕组4、5卷绕环形芯10的过程中。
半壳16、17有利地设计和制造为彼此相同形状的,使得半壳16、17例如能够借助唯一的注塑模具制造。此外,因此获得半壳16、17彼此间的非常高的配合精度。
根据本发明的扼流装置1还具有第一绕组4和第二绕组5,所述第一绕组和第二绕组在图3中没有示出。在此,第一绕组4例如能够设置在图3中示出的在根据本发明的绝缘腹板19的左侧的区域中,并且第二绕组5设置在根据本发明的绝缘腹板19的右侧。本发明不限制于多个绕组4、5的这种形式的布置或限制于仅两个绕组4、5。
图4以第一半壳16的内侧的视图示出根据本发明的两件式的外壳15的第一半壳16。替选地,所述视图也可以示出第二半壳17,因为两个半壳16、17构成为彼此形状相同的。
半壳16、17构成为,使得环形芯10可置入半壳16、17中。在此,半壳16、17的内部区域匹配于环形芯10的横截面形状。在图4的示例中,圆环形的环形芯10具有更确切地说矩形的、尤其是正方形的横截面。在一个替选的实施形式中,圆环形的环形芯10可具有更确切地说圆形的横截面。在这种情况下提出,至少将半壳16、17的内部区域构成为半圆形的。在任何情况下,内部区域匹配于环形芯10的轮廓,使得实现环形芯10在两件式的外壳15中的形状配合的容纳部。因此,环形芯10良好地固定在两件式的外壳15中并且设置为保护免受机械作用。保护既涉及在制造扼流装置1时在卷绕时发生的机械应力,也涉及例如在用于制冷剂压缩机的包含扼流装置1的逆变器的完成的组件中发生的机械应力,如振动。
半壳16、17分别具有分离部位18。分离部位18表示下述区域或面,借助所述区域或面与半壳16、17在组装之后接触。在第一变型方案中提出,分离部位18平坦地构成,使得第一半壳16的第一分离部位18平坦地贴靠在第二半壳17的第二分离部位18上。半壳16、17能够在分离部位18的区域中例如彼此粘合。
根据一个替选的实施形式,半壳16、17的分离部位18构成为具有阶梯部20或阶梯状地构成。在图4中示例性地以圈出的方式标记两个阶梯部20。阶梯部20构成为,使得半壳16、17彼此互补成,在分离部位18的连接区域中没有间隙或空腔的两件式的外壳15。此外,半壳16、17借助于这种阶梯部20精确地固定并且防止扭转。
图5示出两个结构相同地构成的半壳16、17,所述半壳拼合成两件式的外壳15。在图5中不能识别出设置在两件式的外壳15中的环形芯10。半壳16、17设有阶梯状构成的分离部位18,其中示出阶梯部20,所述阶梯部在根据本发明的绝缘腹板19的区域中形成。箭头图解说明第一半壳16放置在第二半壳17上,以提供两件式的外壳15。为了完成根据本发明的扼流装置1,在绝缘腹板19的两侧上设置有各一个绕组4和5,所述绕组在图5中没有示出。
图6示出放置具有变流器的控制板21的扼流装置1以操控电制冷剂压缩机的原理图。
从包围环形芯10的两件式的外壳15,第一半壳16朝向观察者示出。在两件式的外壳15上施加第一绕组4和第二绕组5。绕组4和5的端部与安装板11连接,其中安装板11具有连接销13。连接销13导电地与变流器的控制板21上的接触面或导体轨道耦联。两件式的外壳15借助于粘合剂12与安装板11连接。此外,扼流装置1设置在包围扼流装置1的容纳部22中。容纳部22具有至少一个U形支架23,以容纳和固定绝缘腹板19。为了附加地固定,绝缘腹板19能够借助于粘合剂12与U形支架23粘合。因此确保了扼流装置1在变流器的控制板21上的稳固的设置。
在图7中示出适合于放置两件式的外壳15的容纳部22。容纳部22在三个内侧处具有各一个U形支架23。两件式的外壳15能够借助于在外径上延伸的绝缘腹板19插入U形支架23中。因此实现了将两件式的外壳15固定在容纳部22中。同样能够提出绝缘腹板19在U形支架23中的粘合。
因此,U形支架23能够实现稳定地固定两件式的外壳15。此外,进一步改进两个绕组4、5彼此的绝缘,因为在绕组4、5之间不再能够构成空气隙。容纳部22能够与变流器的在图7中没有示出的控制板21旋接或粘合。
在图8中示出简化地在没有绕组4、5的情况下将根据本发明的扼流装置1引入到容纳部22中的过程。扼流装置1借助于绝缘腹板19插入容纳部22的U形支架23中。随后,容纳部22例如设置在变流器的控制板21的下侧上。箭头图解说明两件式的外壳15插入到容纳部22中。通过将扼流装置1借助绝缘腹板19插入容纳部22的U形支架23中,实现扼流装置1的非常精确的定位,而无需附加的必要的机构或无需附加的安装工作。此外,通过绝缘腹板19与U形支架23的共同作用,在第一绕组4和第二绕组5之间的绝缘得以大幅改进。将扼流装置1插入U形支架23中的技术不仅减少了固定扼流装置1所需的安装时间,而且也能够实现组件或子组件的自动安装或制造,所述组件或子组件与扼流装置1连接。
本发明的一个优点在于,与现有技术相比,根据本发明的扼流装置1上的绕组4、5彼此间的绝缘得以改进。此外提供一种用于环形芯10的更稳固的包封,尤其是用于借助绕组4、5的电线绕组对环形芯10的卷绕的更稳固的包封。
另一个优点在于用于制造两件式的外壳15的半壳16、17的耗费通过其形状相同的实施方案的简化。因此,两个半壳16、17能够例如借助于唯一的注塑模具制造。
通过根据本发明的两件式的外壳15的特定的构型和绝缘腹板19到半壳16、17中的集成,扼流装置1的稳定性和抗振性得以改进。
此外,通过将具有两件式的外壳15的扼流装置1容纳到特殊的框架中,能够实现更好的封装并且能够实现绝缘特性的进一步改进。
附图标记列表:
1 扼流装置
1’ 现有技术扼流器
2 变流器(逆变器)
3 输入端(HV+/HV-)
4 第一绕组L1
5 第二绕组L2
6 第一电容器C1
7 第二电容器C2
8 第三电容器C3
9 第四电容器C4
10 环形芯
11 安装板
12 粘合剂
13 连接销
14 绝缘板(根据现有技术)
15 两件式的外壳
16 第一半壳
17 第二半壳
18 分离部位
19 绝缘腹板
20 阶梯部
21 变流器的控制板
22 容纳部
23 U形支架。
Claims (11)
1.一种用于在EMV滤波器中使用的扼流装置(1),所述扼流装置包括环形芯(10)和至少两个绕组(4,5),所述绕组彼此电分离地设置在所述环形芯(10)上,其特征在于,围绕所述环形芯(10)设置有两件式的外壳(15),并且在所述两件式的外壳(15)中设置有绝缘腹板(19)。
2.根据权利要求1所述的扼流装置(1),其特征在于,所述两件式的外壳(15)由两个同类型地成形的半壳(16,17)形成,所述半壳借助其分离部位(18)彼此对齐地设置。
3.根据权利要求1或2所述的扼流装置(1),其特征在于,同类型地成形的所述半壳(16,17)的所述分离部位(18)平地或阶梯状地构成。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的扼流装置(1),其特征在于,所述绝缘腹板(19)在所述两件式的外壳(15)的内径中设置并且超出所述两件式的外壳(15)的外径设置。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的扼流装置(1),其特征在于,设置有安装板(11),所述安装板固定所述扼流装置(1)的所述绕组(4,5)的线端部。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的扼流装置(1),其特征在于,在所述安装板(11)上设置有连接销(13)。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的扼流装置(1),其特征在于,所述绕组(4,5)设置在所述两件式的外壳(15)上。
8.用于根据权利要求1至7中任一项所述的扼流装置(1)的容纳部(22),其特征在于,所述扼流装置(1)设置在包围和固定所述扼流装置(1)的容纳部(22)中。
9.根据权利要求8所述的容纳部(22),其特征在于,所述容纳部(22)具有U形支架(23),在所述U形支架中设置有绝缘腹板(19)的超出所述两件式的外壳(15)的外径的部分。
10.根据权利要求9所述的容纳部(22),其特征在于,所述U形支架(23)以在所述容纳部(22)的三个内侧上延伸的方式设置。
11.根据权利要求9或10所述的容纳部(22),其特征在于,所述扼流装置(1)是能够通过借助所述绝缘腹板(19)插入所述容纳部(22)的所述U形支架(23)中来设置的扼流装置(1)。
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