CN110574262B - 电动机 - Google Patents

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Abstract

磁轭(10)形成为筒状。定子(30)由固定于磁轭(10)的磁铁构成。转子(40)设置为相对于定子(30)能够旋转。转子(40)卷绕有线圈(42)。轴(50)固定于转子(40)。整流子(60)与线圈(42)电连接,并与轴(50)一起旋转。电刷(70)与整流子(60)滑动接触,并经由整流子(60)向线圈(42)供给电流。冷却风引导件(80)具有漏斗部(81)和吹出口(82),该漏斗部形成为从转子(40)侧向整流子(60)侧内径逐渐缩小的锥状,且该漏斗部的径向外侧外缘与磁轭(10)接触或相邻,以及,该吹出口从所述漏斗部(81)的内侧朝向电刷(70)吹出风。

Description

电动机
相关申请的相互参照。
本申请基于2017年8月10日申请的日本发明专利申请第2017-155871号,并在此通过参照编入其所记载的内容。
技术领域
本发明涉及一种带电刷的直流电动机。
背景技术
以往,已知有带电刷的直流电动机。专利文献1或2中所记载的电刷的保持结构是用于电刷从电机的磁轭露出的所谓开放式的电动机。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:美国专利申请公开第2002/0047467A1号说明书
专利文献2:中国实用新型公告第201590703U号说明书
在专利文献1或2中所记载的具有电刷的保持结构的开放式的电动机中,在利用在筒状的磁轭的内侧流动的风对电刷进行冷却的情况下,由于仅该风的一部分被使用于电刷的冷却,从而需要大量的冷却风。因此,该种的电动机存在这样的问题:在流经磁轭的内侧的风量少的环境中不能使用。
例如,将开放式的电动机作为使空调装置所具备的风扇旋转的电动机而使用的情况下,根据搭载该空调装置的车种,能否使用开放式的电动机会产生变化。具体而言,如果是能够使用在风扇中覆盖电动机侧的风扇毂开设有孔的形状的风扇的车种,则随着风扇的转速的增加,从电动机的磁轭的内侧经由电刷向风扇侧流动的风量增加。因此,如果是搭载于这样的车种的空调装置,则能够使用开放式的电动机。但是,根据车种不同,可能有在导入外部空气时水与从外部空气吸入的风一起混入的情况。对于这样的车种,如果在鼓风机的风扇毂开设有孔,则水可能会从该孔向电动机的磁轭的内侧浸入。因此,在这样的车种中,由于不能在鼓风机的风扇毂开设孔,流经电动机的磁轭的内侧的风量变少,从而导致电刷的温度变高。因此,在搭载于这样的车种的空调装置中使用开放式的电动机存在困难。
此外,开放式的电动机不限于使空调装置所具备的风扇旋转的电动机,而能够使用于各种用途。即使在这种情况下,开放式的电动机也存在这样的课题:在流经磁轭的内侧的风量少的环境中提高电刷的冷却能力。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够提高电刷的冷却能力的电动机。
根据本发明的一个观点,电动机具备:
筒状的磁轭;
定子,该定子由固定于磁轭的磁铁构成;
转子,该转子设置为相对于定子能够旋转,并卷绕有线圈;
轴,该轴固定于转子;
整流子,该整流子与线圈电连接,并与轴一起旋转;
电刷,该电刷与整流子滑动接触,并经由整流子向线圈供给电流;以及
冷却风引导件,该冷却风引导件具有漏斗部和吹出口,该漏斗部形成为从转子侧向整流子侧内径逐渐缩小的锥状,并且该漏斗部的径向外侧的外缘与磁轭接触或相邻,该吹出口从漏斗部的内侧朝向电刷吹出风。
由此,在磁轭的内侧从转子侧向整流子侧流动的风,通过冷却风引导件的漏斗部被集中,该被集中的风从吹出口向电刷吹出。因此,即使在流经磁轭的内侧的风量少的情况下,也能够通过冷却风引导件有效地对电刷进行冷却。因此,该电动机能够提高电刷的冷却能力。其结果是,即使在流经磁轭的内侧的风量少的环境中,也能够使用电刷露出的所谓开放式的电动机。
另外,标注于各结构要素等的带括号的参考符号是表示该结构要素等与记载于后述的实施方式的具体的构成要素等的对应关系的一个例子。
附图说明
图1是表示第一实施方式的电动机的剖面结构的图。
图2是在图1的II方向上的电动机的俯视图。
图3是在图2的III方向上的电动机的侧视图。
图4是第一实施方式的冷却风引导件的立体图。
图5是第一实施方式的冷却风引导件的俯视图。
图6是在图5的VI方向上的冷却风引导件的侧视图。
图7是将第一实施方式的电动机作为空调装置的送风机而使用的情况的剖视图。
图8是表示比较例的电动机的剖面结构的图。
图9是比较例的冷却风引导件的立体图。
图10是将比较例的电动机作为空调装置的送风机而使用的情况的剖视图。
图11是将比较例的电动机作为別的空调装置的送风机而使用的情况的剖视图。
图12是将第一实施方式的电动机与比较例的电动机的电刷冷却能力进行比较的图表。
图13是第二实施方式的电动机的局部剖视图。
图14是第三实施方式的冷却风引导件的侧视图。
图15是第四实施方式的冷却风引导件的侧视图。
具体实施方式
以下,一边参照附图一边对本发明的实施方式进行说明。此外,在以下的各实施方式中,对彼此相同或等同的部分,标注相同的符号,并省略其说明。
(第一实施方式)
一边参照附图一边对第一实施方式进行说明。第一实施方式的电动机1是例如作为使车辆用空调装置所具备的风扇旋转的电动机而使用的。如图1所示,电动机1设置于电机收容部2的内侧,该电机收容部2安装于车辆用空调装置所具备的未图示的空调壳体。图2及图3仅显示了电动机1,而省略了电机收容部2。
如图1-图3所示,电动机1是带电刷的直流电动机。该电动机1具备:磁轭10、前板20、定子30、转子40、轴50、整流子60、电刷70以及冷却风引导件80等。
磁轭10通过磁性体形成为筒状。磁轭10的轴向的一方侧与另一方侧是开放的。在磁轭10的径向外侧设置有电机壳体11。电机壳体11由树脂等形成为筒状。在电机壳体11的外侧,设置有橡胶等弹性部件12。电动机1经由该弹性部件12被固定于电机收容部2的内壁。由此,电动机1的振动被该弹性部件12吸收。因此,减少了电动机1的振动经由电机收容部2向空调壳体的传递的情况。
前板20设置于磁轭10的轴向的一方的开口部。前板20将磁轭10的径向的一方的部位与另一方的部位连接。前板20以跨越磁轭10的径向的一方的部位与另一方的部位的方式设置。在设置于前板20的中央的杯部27的内侧设置有轴承21。前板20经由轴承21将轴50支承为能够旋转。
另外,在磁轭10的轴向的另一方的开口部设置有后板25。虽然未图示,但是后板25也和前板20相同地将磁轭10的径向的一方的部位与另一方的部位连接,并以跨越磁轭10的径向的一方的部位与另一方的部位的方式设置。在后板25的中央部也设置有轴承26。后板25也经由轴承26将轴50支承为能够旋转。此外,轴承21、26不限于滚动轴承,也可以使用滑动轴承等。
定子30包括固定于磁轭10的内壁的多个磁铁。定子30通过朝向磁轭10的径向内侧而具有N极或S极的多个磁铁在磁轭10的周向交错地配置而构成磁场。本实施方式的定子30包括两个永磁体,该两个永磁体隔着旋转轴配置为S极与N极相对。
转子40设置于定子30的径向内侧。转子40具有由磁性体形成的多个突极41和卷绕于该突极41的线圈42。在设置于转子40的中心的轴孔43固定有轴50。轴50经由轴承21、26而在前板20和后板25被支承为能够旋转。前板20和后板25固定于磁轭10。因此,转子40设置为相对于固定于磁轭10的定子30能够旋转。
整流子60在设置于前板20的轴承21和线圈42之间固定于轴50的外壁,并且整流子60与轴50一起旋转。虽然未图示,但是整流子60具有在周向上被分割的多个整流子片。多个整流子片由铜合金等导电材料形成,并且相互绝缘。每个整流子片分别与线圈42的线材电连接。
电刷70与整流子60滑动接触,电刷70是用于经由整流子60向线圈42供给电流的电极部件。电刷70由正极电刷71和负极电刷72构成。正极电刷71和负极电刷72均具有滑动接触部73、电刷架74、以及弹簧75。
滑动接触部73由石墨或具有润滑性的金属等导电材料形成,并与整流子60滑动接触。在正极电刷71所具有的滑动接触部73电连接有电源配线76。在负极电刷72所具有的滑动接触部73电连接有接地配线77。电刷架74对滑动接触部73进行保持。在电刷架74中与滑动接触部73相反的一侧的端部,卡定有前板20的卡定部22。弹簧75设置于电刷架74,通过弹性力将滑动接触部73按压于整流子60。由此,电源配线76、正极电刷71的滑动接触部73、整流子60的规定部位的整流子片、规定的线圈42、整流子60的其他部位的整流子片、负极电刷72的滑动接触部73以及接地配线77电连接。当向电动机1的电源配线76供给电力且电流按上述的顺序流动时,在转子40的突极41产生磁极,通过在该磁极与定子30之间产生的电磁力,转子40和轴50旋转。
然而,当向电动机1供给电力时,电刷70以电刷70与整流子60的滑动接触位置为中心而被加热。因此,需要对电刷70进行冷却。搭载了本实施方式的电动机1的车辆用空调装置具备有如下结构:将在空调壳体的通风路中流动的风经由未图示的冷却风通路导入到电机收容部2的内侧空间3。被导入到电机收容部2的内侧空间3的冷却风从磁轭10的后板25侧的开口通过构成定子30的磁铁和转子40的间隙,向磁轭10的前板20侧的开口流动。本实施方式的电动机1为了利用在磁轭10的内侧流动的冷却风而有效地对电刷70进行冷却,在转子40和电刷70之间具备冷却风引导件80。
如图1、图4~图6所示,冷却风引导件80具有漏斗部81、吹出口82、引导部83、及整流罩84等。此外,在图5及图6中,电刷70的位置用单点划线记载。另外,在图6中,用箭头AF1表示从吹出口82被吹出的冷却风。
漏斗部81形成为内径从转子40侧向整流子60侧逐渐变小的锥状。如图5所示,漏斗部81的内径D1形成为比整流子60的外径D2大。因此,整流子60能够不与漏斗部81接触地旋转。另外,如图1及图5所示,漏斗部81的外径D3形成为与磁轭10的内径D4相同或稍小于磁轭10的内径D4。因此,漏斗部81的径向外侧的外缘与磁轭10接触或相邻。因此,在磁轭10的内侧从后板25侧向前板20侧流动的风几乎全部通过漏斗部81被集中。
吹出口82是设置于漏斗部81的开口。吹出口82以对应于电刷70的形状的方式设置于漏斗部81的从内周缘到径向外侧的中途。在吹出口82的周围设置有引导部83。引导部83设置为将吹出口82的径向外侧、吹出口82的周向的一方和另一方包围。此外,引导部83形成为从漏斗部81朝向电刷70而在轴向上突出。此外,从径向观察冷却风引导件80时,引导部83的内宽从转子40侧朝向电刷70侧而逐渐变小,并形成为收缩形状。因此,通过漏斗部81被集中的风,通过引导部83被向吹出口82引导,且从该吹出口82朝向电刷70增大风速地吹出。
整流罩84设置为从漏斗部81的内周缘向轴向延伸,并将整流子60的径向外侧包围。漏斗部81的内径D1与整流罩84的内径D1相同。整流罩84能够保护整流子60不受潮,并且能够防止电刷70及整流子60的磨耗粉飞散。整流罩84的内径D1形成为比整流子60的外径D2大。因此,整流子60能够不接触整流罩84地旋转。另外,整流罩84在电刷70与整流子60滑动接触的位置具有切口部85。电刷70通过整流罩84的切口部85与整流子60滑动接触。
此外,在漏斗部81的与前板20相对应的位置设置有爪部86。通过使该爪部86与设置于前板20的未图示的孔嵌合,从而冷却风引导件80固定于前板20。
图7表示将第一实施方式的电动机1作为车辆用空调装置的送风机而使用的状态。在电动机1的轴50安装有用于向空调壳体4的通风路5吹送风的风扇6。此外,该风扇6是例如西洛克风扇。在风扇6中覆盖电动机1侧的风扇毂7未开设有孔。
向电动机1供给电力时,风扇6旋转,风在空调壳体4的通风路5流动。在该通风路5流动的风的一部分经由未图示的冷却风通路被导入到电机收容部2的内侧空间3。
如图7的箭头AF2、AF3所示,被导入到电机收容部2的内侧空间3的冷却风从后板25侧朝向前板20侧在磁轭10的内侧及磁轭10的外侧流动。在磁轭10的内侧流动的冷却风通过冷却风引导件80的漏斗部81被集中,并从吹出口82朝向电刷70吹出。本实施方式的冷却风引导件80由于是漏斗部81的径向外侧的外缘与磁轭10的内壁接触或相邻的结构,从而能够将流经磁轭10的内侧的几乎全部的风集中。通过冷却风引导件80的漏斗部81被集中的风从吹出口82朝向电刷70吹出。因此,本实施方式的冷却风引导件80即使在流经磁轭10的内侧的风量少的情况下,也能够有效地对电刷70进行冷却。
在此,为了与本实施方式进行比较,对比较例的电动机100及冷却风引导件800进行说明。
如图8及图9所示,比较例的电动机100也与第一实施方式相同,是电刷70从磁轭10露出的所谓开放式。比较例的电动机100所具备的冷却风引导件800形成为漏斗部810的外径D5比磁轭10的内径D4小,并且比转子40的外径D6小。即,比较例的冷却风引导件800的外周缘和磁轭10的内壁之间存在较大的间隙。因此,比较例的冷却风引导件800是难以对在磁轭10的内侧从后板25侧朝向前板20侧流动的风进行集中的结构。因此,在磁轭10的内侧从后板25侧朝向前板20侧流动的风中,仅一部分的风吹到电刷70,大部分的风没有吹到电刷70而流向风扇6侧。
图10表示将比较例的电动机100作为车辆用空调装置的送风机而使用的状态。图10所示的送风机的风扇6在覆盖电动机100侧的风扇毂7开设有孔8。因此,如图10的箭头AF4所示,在磁轭10的内侧流动的风被风扇6吸引。因此,在磁轭10的内侧流动有大风量。
另一方面,图11表示将比较例的电动机100作为另外的车辆用空调装置的送风机而使用的状态。图11所示的送风机的风扇6在风扇毂7未开设有孔。因此,如图11的箭头AF5、AF6所示,在磁轭10的内侧及外侧流动的风未被风扇6吸引。因此,流经磁轭10的内侧的风量相比而言较少。当比较例的电动机100搭载于这样的环境中,则吹到电刷70的冷却风的风量也变少,从而不能充分地对电刷70进行冷却。因此,当在这样的环境中使用比较例的电动机100时,存在电刷70的温度变高,电刷70的磨损速度加快的问题。因此,存在无法在流经转子40的内侧的冷却风少的环境中使用比较例的电动机100的问题。
图12是关于第一实施方式的电动机1和比较例的电动机100同样地搭载于安装了在风扇毂7未开设有孔的风扇6的车辆用空调装置的情况下,对电刷70的温度进行比较的图。第一实施方式的电动机1相对于比较例的电动机100,能够使电刷70的温度大幅(例如接近40℃)降低。
相对于上述比较例的电动机100,第一实施方式的电动机1发挥了如下的作用效果。
(1)在第一实施方式中,冷却风引导件80具有漏斗部81和吹出口82,漏斗部81的径向外侧的外缘与磁轭10接触或相邻,吹出口82从该漏斗部81的内侧朝向电刷70吹出风。由此,流经磁轭10的内侧的风通过漏斗部81被集中,该被集中的风从吹出口82朝向电刷70吹出。因此,即使在流经磁轭10的内侧的风量少的情况下,也能够通过冷却风引导件80有效地对电刷70进行冷却。因此,该电动机1能够提高电刷70的冷却能力。其结果是,即使在流经磁轭10的内侧的风量少的环境中,也能够使用电刷70露出的所谓开放式的电动机1。
(2)在第一实施方式中,冷却风引导件80还具有整流罩84,整流罩84从漏斗部81的内周缘向轴向延伸,并将整流子60的径向外侧包围。由此,通过整流罩84,能够保护整流子60不受潮,并且能够防止电刷70及整流子60的磨耗粉飞散。因此,在将该电动机1作为车辆用空调装置的送风机而使用的情况下,能够防止位于送风机的空气流动方向下游侧的蒸发器等因磨耗粉而被腐蚀。
(3)在第一实施方式中,冷却风引导件80具有从漏斗部81朝向电刷70延伸的引导部83。引导部83将风从漏斗部81的内侧引导到吹出口82。由此,冷却风引导件80能够使由漏斗部81集中的风经过引导部83而可靠地吹到电刷70。
(4)在第一实施方式中,吹出口82以对应于电刷70的形状的方式设置于漏斗部81的从内周缘到径向外侧的中途。由此,能够与电刷70的形状相符地从吹出口82吹出风。因此,该冷却风引导件80能够使电刷70中需要冷却的希望部位的温度下降。
(5)第一实施方式的电动机1具备前板20,前板20将磁轭10的径向的一方的部位与另一方的部位连接,并将轴50支承为能够旋转。由此,该电动机1即使是露出电刷70的所谓开放式的情况下,也能够有效地对电刷70进行冷却。
(第二实施方式)
对第二实施方式进行说明。第二实施方式相对于第一实施方式变更了冷却风引导件80的结构,其他与第一实施方式相同,因此仅对与第一实施方式不同的部分进行说明。
如图13所示,第二实施方式的冷却风引导件80形成为漏斗部81的径向外侧的外缘部87向前板20侧弯曲并沿着磁轭10的内壁。由此,能够将冷却风引导件80的外径D3和磁轭10的内径D4设定为大致相同的尺寸。当这样设定时,可以想象由于制造公差而有这样的情况,冷却风引导件80的外径形成为比磁轭10的内径稍大。即使在该情况下,将冷却风引导件80嵌入磁轭10的内侧时,漏斗部81的径向外侧的外缘部87以沿着磁轭10的内壁的方式变形。因此,该冷却风引导件80能够容易地嵌入磁轭10的内侧。因此,在第二实施方式中,能够消除冷却风引导件80与磁轭10的内壁的间隙,或者使该间隙变得极小。由此,在第二实施方式中,使在磁轭10的内侧的几乎全部的风通过冷却风引导件80的漏斗部81集中,通过将该集中的风从吹出口82朝向电刷70吹出,能够进一步提高电刷70的冷却能力。
(第三实施方式)
对第三实施方式进行说明。第三实施方式也是相对于第一实施方式变更了冷却风引导件80的结构,其他与第一实施方式相同,因此仅对与第一实施方式不同的部分进行说明。
如图14所示,在第三实施方式中,冷却风引导件80所具有的吹出口82的宽度W1形成为比电刷70的宽度W2窄。虽然是这样的结构,但是如箭头AF7所示,通过漏斗部81被集中的风,由引导部83被引导到吹出口82,并从该吹出口82朝向电刷70吹出。因此,第三实施方式的冷却风引导件80也与第一及第二实施方式相同,即使在流经磁轭10的内侧的风量少的情况下,也能够有效地对电刷70进行冷却。
(第四实施方式)
对第四实施方式进行说明。第四实施方式也是相对于第一实施方式变更了冷却风引导件80的结构,其他与第一实施方式相同,因此仅对与第一实施方式不同的部分进行说明。
如图15所示,在第四实施方式中,冷却风引导件80具有壁部88,该壁部88设置为从吹出口82外缘延伸并包围电刷70的外侧。由此,如箭头AF8所示,利用壁部88而防止从冷却风引导件80的吹出口82朝向电刷70吹出的风扩散,从而该风在电刷70的周围流动。因此,第四实施方式的冷却风引导件80也是即使在流经磁轭10的内侧的风量少的情况下,能够有效地对电刷70进行冷却。
(其他实施方式)
本发明不限定于上述的实施方式,能够适当地变更。另外,上述各实施方式并非彼此无关,除了明显不能组合的情况之外,能够适当地组合。另外,上述各实施方式中,构成实施方式的要素除了特别地明示是必须的情况及原理上明显认为是必须的情况等之外,毋庸置疑并非是必要的。另外,上述各实施方式中,在提到实施方式的结构要素的个数、数值、量、范围等数值的情况下,除了特别地明示是必须的情况以及原理上明显被限定为特定的数的情况等之外,并不限定于该特定的数。另外,上述各实施方式中,提到结构要素等的形状、位置关系等时,除了特别地明示了的情况以及原理上限定了特定的形状、位置关系等的情况等之外,并不限定于该形状、位置关系等。
(1)在上述各实施方式中,对作为使空调装置的风扇6旋转的电动机而使用的电动机1进行了说明,但是电动机1的使用用途不限于此。电动机1只要是通过在筒状的磁轭10的内侧流动的风对电刷70进行冷却的结构,就能够使用于各种用途。
(2)在上述各实施方式中,对定子30由永磁体构成的永磁体磁场型的电动机1进行了说明,但是电动机1也可以是作为定子30由电磁铁构成的电磁铁磁场型。另外,电磁铁磁场型也被称为线圈磁场型。
(总结)
根据上述的实施方式的一部分或者全部所表示的第一观点,电动机具备:磁轭、定子、转子、轴、整流子、电刷、以及冷却风引导件。磁轭形成为筒状。定子由固定于磁轭的磁铁构成。转子设置为相对于定子能够旋转,并卷绕有线圈。轴固定于转子。整流子与线圈电连接,并与轴一起旋转。电刷与整流子滑动接触,并经由整流子向线圈供给电流。冷却风引导件具有漏斗部和吹出口,该漏斗部形成为从转子侧向整流子侧内径逐渐缩小的锥状,并且该漏斗部的径向外侧的外缘的与磁轭接触或相邻,该吹出口从该漏斗部的内侧朝向电刷吹出风。
根据第二观点,冷却风引导件还具有整流罩,该整流罩从漏斗部的内周缘向轴向延伸,并将整流子的径向外侧包围。由此,通过整流罩,能够保护整流子不受潮,并且能够防止电刷及整流子的磨耗粉飞散。因此,在将该电动机作为车辆用空调装置的送风机而使用的情况下,能够防止相比送风机位于空气流下游侧的蒸发器等因磨耗粉而导致的腐蚀。
根据第三观点,冷却风引导件具有引导部,该引导部从漏斗部向电刷延伸,并将风从漏斗部的内侧向吹出口引导。由此,冷却风引导件能够使通过漏斗部被集中的风经过引导部而可靠地吹到电刷。
根据第四观点,吹出口以对应于电刷的形状的方式设置于漏斗部的从内周缘到径向外侧的中途。由此,风能够从与电刷的形状相符的吹出口吹出。因此,该冷却风引导件能够使电刷中需要冷却的希望位置的温度下降。
根据第五观点,电动机具备前板,该前板将磁轭的径向的一方的部位与另一方的部位连接,并将轴支承为能够旋转。由此,该电动机即使在露出电刷的所谓开放式的情况下,也能够有效地对电刷进行冷却。

Claims (4)

1.一种电动机,其特征在于,具备:
筒状的磁轭(10);
定子(30),该定子由固定于所述磁轭的磁铁构成;
转子(40),该转子设置为相对于所述定子能够旋转,并卷绕有线圈(42);
轴(50),该轴固定于所述转子;
整流子(60),该整流子与所述线圈电连接,并与所述轴一起旋转;
电刷(70),该电刷与所述整流子滑动接触,并经由所述整流子向所述线圈供给电流;以及
冷却风引导件(80),该冷却风引导件具有漏斗部(81)、吹出口(82)以及引导部(83),该漏斗部形成为从所述转子侧向所述整流子侧内径逐渐缩小的锥状,并且所述漏斗部的径向外侧的外缘与所述磁轭接触或相邻,该吹出口从所述漏斗部的内侧朝向所述电刷吹出风,该引导部从所述漏斗部向所述电刷延伸,并将风从所述漏斗部的内侧向所述吹出口引导。
2.根据权利要求1所述的电动机,其特征在于,
所述冷却风引导件还具有整流罩(84),该整流罩从所述漏斗部的内周缘向轴向延伸,并将所述整流子的径向外侧包围。
3.根据权利要求1所述的电动机,其特征在于,
所述吹出口以对应于所述电刷的形状的方式设置于所述漏斗部的从内周缘到径向外侧的中途。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的电动机,其特征在于,还具备:
前板(20),该前板将所述磁轭的径向的一方的部位与另一方的部位连接,并将所述轴支承为能够旋转。
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