CN112865373A - 压条、电机转子和电机 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供了一种压条、电机转子和电机,该压条包括第一连接部和第二连接部;压条的横截面包括收缩脖颈,收缩脖颈的一侧为第一连接部,另一侧为第二连接部,第二连接部的横截面包括相对的两条斜边,形成收缩脖颈;第一连接部用于与转子磁轭卡扣连接。本申请提供的压条通过第一连接部与第二连接部形成收缩脖颈,在第二连接部上设置相对的两条斜边,使得第二连接部能够在转子磁轭的磁极安装面上形成燕尾形结构,以便于安装磁体组件,压条不需要通过螺栓与转子磁轭连接,因此不受螺栓头的尺寸和套筒工作空间的限制,能够大幅度减小压条尺寸,提高电机转子周向上磁体组件的安装空间利用率,提升发电机的电磁性能。
Description
技术领域
本申请涉及电机设备领域,具体而言,涉及一种压条、电机转子和电机。
背景技术
风能是一种清洁的可再生能源,风力发电是较为常规的风能利用技术。直驱式永磁同步风力发电机组,由风轮直接驱动发电机,将机械能转化为电能。发电机转子采用永磁体作为励磁系统,转子旋转时,定子绕组切割磁力线产生感应电动势。永磁发电机具有转矩密度高、发电效率高、电网接入友好和使用寿命长等优点,是风力发电机组的主要发展方向。另外,永磁发电机不需要额外的励磁设备,有利于提高发电机的发电量和运行可靠性,因此也在电动汽车、航天等领域得到广泛应用。
转子上分布有永磁体,通常永磁体采用块组的方式形成磁极模块,并固定在转子的转子磁轭上。现有的磁极模块固定方式大多是通过压条配合螺栓形成的,压条截面为梯形,开有螺栓过孔,而转子磁轭上钻有螺纹孔,通过螺栓将压条固定在转子磁轭上,然后通过两根压条固定一块磁极模块的方式,将磁极模块沿转子磁轭周向分布固定。
设置螺栓或螺钉需要在压条上预留足够空间,由于螺栓头部尺寸以及使用套筒紧固螺栓时还需留有一定的操作空间,要求压条宽度较宽。然而,在转子磁轭周长一定时,压条的宽度越大,压条间用于安装磁极模块的空间越小,磁极模块在转子磁轭上的空间占有率降低,因而降低了电机的整体电磁性能。此外,压条一般采用非金属材料制作,在压条中间开孔会降低本身结构强度,使得压条在受力时有开裂的风险,进而可能导致固定装置的破坏。
发明内容
本申请针对现有方式的缺点,提出一种压条、电机转子和电机,用以解决现有技术存在的采用螺栓固定的轴向延伸的压条并装配磁极模块,产生的磁极模块在电机转子上的空间占有率小,降低电机整体电磁性能的技术问题。
第一个方面,本申请实施例提供了一种压条,压条为沿轴向延伸的长条形,用于将磁体组件固定在转子磁轭上,包括第一连接部和第二连接部;第二连接部的沿轴向方向的横截面包括相对的两条斜边,在压条的沿轴向方向的横截面上形成收缩脖颈,收缩脖颈背向第二连接部一侧为第一连接部;第一连接部用于与转子磁轭卡扣连接。
结合第一个方面,在第一个方面的某些实现方式中,第一连接部的沿轴向方向的横截面包括在周向相对设置的两条第一斜边和连接两条第一斜边尾端的第一底边,第二连接部的横截面包括相对的两条第二斜边和连接两条第二斜边尾端的第二底边;第一底边的长度大于第二底边的长度。
结合第一个方面和上述实现方式,在第一个方面的某些实现方式中,两条第一斜边以及两条第二斜边呈轴对称设置。
结合第一个方面和上述实现方式,在第一个方面的某些实现方式中,第一底边的长度与第二底边的长度之比为3:2~3:1。
结合第一个方面和上述实现方式,在第一个方面的某些实现方式中,第一斜边与同侧的第二斜边的夹角角度范围为90°~120°,第二斜边与第二底边的夹角角度范围为50°~80°。
结合第一个方面和上述实现方式,在第一个方面的某些实现方式中,第一底边的长度与第二底边的长度之比为3:1,第一斜边与同侧的第二斜边的夹角角度范围为120°,第二斜边与第二底边的夹角角度范围为50°。
结合第一个方面和上述实现方式,在第一个方面的某些实现方式中,压条采用玻璃钢材质;第一连接部和第二连接部上设有减重槽。
第二个方面,本申请提供了一种电机转子,包括转子磁轭、多个磁体组件和多个如本申请第一个方面提供的压条;磁体组件设置在相邻两个压条之间,转子磁轭的磁极安装面上设有多个连接槽,连接槽用于与第一连接部卡扣连接。
结合第二个方面,在第二个方面的某些实现方式中,第一连接部与连接槽采用过盈配合连接。
第三个方面,本申请提供了一种电机,包括如本申请第二个方面提供的转子。
本申请实施例提供的技术方案带来的有益技术效果是:
本申请提供的压条通过第一连接部与第二连接部形成收缩脖颈,第一连接部与转子磁轭卡扣连接,并且在第二连接部上设置相对的两条斜边,使得第二连接部能够在转子磁轭的磁极安装面上形成燕尾形结构,以便于安装磁体组件,压条不需要通过螺栓与转子磁轭连接,因此不受螺栓头的尺寸和套筒工作空间的限制,能够大幅度降低压条尺寸,提高电机转子周向上磁体组件的安装空间利用率,提升发电机的电磁性能。
本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出,这些将从下面的描述中变得明显,或通过本申请的实践了解到。
附图说明
本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解,其中:
图1为本申请实施例提供的一种压条的结构示意图;
图2为本申请实施例提供的一种压条的横截面示意图;
图3为本申请实施例提供的另一种压条的横截面示意图;
图4为本申请实施例提供的又一种压条的横截面示意图;
图5为本申请实施例提供的另一种压条的结构示意图;
图6为本申请实施例提供的一种电机转子的结构示意图;
图7为本申请实施例提供的一种电机转子的局部结构示意图。
附图标记说明:
10-转子磁轭;
100-压条,200-磁体组件;
110-第一连接部,120-第二连接部,101-收缩脖颈,102-减重槽,103-减重孔;
111-第一斜边,112-第一底边;
121-第二斜边,122-第二底边。
具体实施方式
下面详细描述本申请,本申请的实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的部件或具有相同或类似功能的部件。此外,如果已知技术的详细描述对于示出的本申请的特征是不必要的,则将其省略。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本申请,而不能解释为对本申请的限制。
本技术领域技术人员可以理解,除非另外定义,这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语),具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是,诸如通用字典中定义的那些术语,应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义,并且除非像这里一样被特定定义,否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
本技术领域技术人员可以理解,除非特意声明,这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是,本申请的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件,但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。
风能发电是清洁能源利用的一个重要方式,风力发电机越来越趋于大型化,在组装风力发电机时,常常需要装配大量的磁极组件,这些磁极组件需要牢靠地安装在电机的转子磁轭上,确保风力发电机的工作寿命。常见的安装方式是通过压条将磁极组件压紧在转子磁轭的磁极安装面上,而压条又是通过螺钉或者螺栓固定在转子磁轭上。为保证紧固连接,要么采用尺寸较大的紧固件,但容易占据有限的磁极组件安装空间,要么采用较为密集、数量较多的、尺寸较小的紧固件,又容易产生装配繁琐,生产效率低的问题。
为了解决上述问题,本申请提供了一种压条、电机转子和电机。下面以具体地实施例对本申请的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合,对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。下面将结合附图,对本申请的实施例进行描述。此外,本申请中,“径向”指电机的直径方向,“轴向”指电机转动部件的轴线方向,“周向”指电机转动部件的圆周方向。
第一个方面,本申请实施例提供了一种压条100,如图1和图2所示,压条100为沿轴向延伸的长条形,用于将磁体组件200固定在转子磁轭10上,压条100包括第一连接部110和第二连接部120;第二连接部120的沿轴向方向的横截面包括相对的两条斜边,即第二连接部120包括在周向相对设置的两个斜面;在压条100的沿轴向方向的横截面上形成收缩脖颈101,收缩脖颈101背向第二连接部120一侧为第一连接部110,即第一连接部110与第二连接部120之间形成收缩脖颈101;第一连接部110用于与转子磁轭10卡扣连接,第二连接部用于固定安装于磁轭上的磁体组件200。压条100、磁体组件200以及磁轭10的连接固定关系,整体可参见附图7所示。
压条100上,特别是压条100的第二连接部120上,通过在第二连接部120上设置相对的两条斜边,呈现一种由第二连接部120两边沿向第二连接部120中间收缩的形态,形成收缩脖颈101,收缩脖颈101不仅仅包括第二连接部120上的斜边,还包括第一连接部110的部分边沿,也即收缩脖颈101是第一连接部110与第二连接部120通过各自特定的形状设置构成的,能够通过图2、图3和图4的示例理解。压条100实际上是一种一体化零部件,为便于描述,将收缩脖颈101一侧的部分称为第一连接部110,另一侧的具有相对两条斜边的部分称为第二连接部120。第一连接部110的功能在于与转子磁轭10卡扣连接,因此不需要采用螺栓或者螺钉等额外的紧固件,也就无需设置紧固件安装空间和安装操作空间,能够将压条100设置较小。通过设置有相对两条斜边的第二连接部120,能够在相邻两个压条100之间形成卡槽结构,从而方便通过卡扣连接的方式安装磁体组件200。
本申请的磁体组件200可采用多块具有特定块状形状的永磁体块拼装组成。磁体组件200可具体设置为能够通过卡扣连接的方式装配到两个压条100之间的形状,而具体形状和尺寸则根据生产实际具体确定。因磁体组件200并非本申请的发明重点,不再加以赘述。
本申请实施例提供的压条100能够带来的有益技术效果是,通过在第一连接部110与第二连接部120之间设置收缩脖颈101,使得第一连接部110能够与转子磁轭10卡扣连接,并且在第二连接部120上设置相对的两条斜边,又使得第二连接部120能够在转子磁轭10的磁极安装面上形成类似燕尾形的卡扣结构,便于安装磁体组件200,压条100不需要通过螺栓与转子磁轭10连接,因此不受螺栓头或者螺钉头等紧固件的尺寸和套筒等安装工具的工作空间的限制,能够大幅度降低压条100尺寸,提高电机转子周向上磁体组件200的安装空间利用率,从而提升发电机的电磁性能。
在某些可行的实现方式中,第一连接部110的沿轴向方向的横截面包括在周向相对设置的两条第一斜边111和连接两条第一斜边111尾端的第一底边112,在图2所示的图中,三条边围合成倒梯形结构;第二连接部120的横截面包括相对的两条第二斜边121和连接两条第二斜边121尾端的第二底边122,在图2所示的图中,三条边围合成正梯形结构;在周向方向同侧的第一斜边111和第二斜边121连接,形成压条100的收缩脖颈101。其中,可选地,第一底边112的长度大于第二底边122的长度,当第一斜边111和第二斜边121相对于底边倾斜角度接近时,第一连接部110的沿轴向的截面积大于第二连接部120的截面积,也就是压条100插入转子磁轭10部分的体积大于压条100固定磁体组件200的部分的体积,这样更有利于稳定地固定压条100。
横截面采用两条斜边以及连接斜边尾端的底边,一种可能的具体实现案例是三角形,由于第一连接部110与第二连接部120形成有收缩脖颈101,因此第一连接部110与第二连接部120的横截面可以是斜边梯形,也即燕尾状,压条100相当于由两个燕尾状条形零件拼接而成。这种形状便于生产制造,并且也方便用于牢靠地紧固安装。例如可设置第一连接部110与转子磁轭10上对应连接结构的尺寸,通过过盈配合的方式将压条100装配到转子磁轭10上,具体可通过锤击的方式将压条100沿压条100的长度方向插入到转子磁轭10的连接结构当中,该连接结构可相应地设置为燕尾槽。同理,对于磁体组件200,可将磁体组件200设置为燕尾型,同样可通过锤击的方式将磁体组件200压入到相邻两个压条100形成的燕尾槽之间。当然,第一连接部110并不一定设置为燕尾状,如图3所示,也可呈现为具有弧形边的半圆形。
具有上述结构的压条100上不需要开设用于固定螺栓的孔结构,能够使得压条100结构稳定,降低了开裂的风险,连接强度较高。
通过第一连接部110与转子磁轭10上燕尾槽的紧密接触,以及相邻两个压条100上第二连接部120之间形成的燕尾槽与磁体组件200的紧密接触,分别将压条100牢靠安装在转子磁轭10上,将磁体组件200安装在两个压条100之间的转子磁轭10上。使得压条100和磁体组件200既便于安装,又能够牢靠紧密地设置在转子磁轭10上,保证产品的使用寿命。
在某些具体的实现方式中,两条第一斜边111以及两条第二斜边121呈轴对称设置。采用轴对称的方式设置第一连接部110和第二连接部120,能够方便压条100的生产制造,也便于磁体组件200的生产制造,对于需要安装大批量磁体组件200的大型风力发电机而言,能够大幅度降低生产成本。
在某些其他的具体的实现方式中,如图2所示,第一底边112的长度l1与第二底边122的长度l2之比为3:2~3:1。第一底边112与第二底边122的长度并不相等,使得压条100由两个不相同的燕尾状结构组成,呈现为不对称的双燕尾结构,将第一连接部110上的第一底边112长度设置为大于第二连接部120上第二底边122长度的情形,能够获得较宽的安装燕尾,增大压条100与磁轭上的连接结构之间的接触面积,保证连接牢靠性。另外,设置较小的第二连接部120,即形成较窄的安装磁体组件200的压紧燕尾,能够提高转子磁轭10上磁体组件200的安装空间,提升发电机的电磁性能。
在某些其他的具体的实现方式中,如图2所示,第一斜边111与同侧的第二斜边121的夹角角度α范围为90°~120°,第二斜边121与第二底边122的夹角角度β范围为50°~80°。将第二连接部120上的燕尾斜边和燕尾底边的交角β范围为50°~80°,交角β大小可能的取值包括50°和80°,以及第一连接部110上的燕尾斜边与同侧的第二连接部120上的燕尾斜边交角α范围为90°~120°,交角α大小可能的取值包含90°和120°,能够保证压条100在收缩脖颈101处,也即第一连接部110与第二连接部120的交接处具有足够的连接强度,并且保证第二连接部120对磁体组件200施加足够的压紧力。在一个具体的实现方式中,第一底边112的长度与第二底边122的长度之比为3:1,第一斜边111与同侧的第二斜边121的夹角α角度范围为120°,第二斜边121与第二底边122的夹角β角度范围为50°。
在某些实现方式中,压条100采用玻璃钢材质,并且第一连接部110和/或第二连接部120上设有减重槽102。采用玻璃钢材质的材料制造压条100,能够在确保连接方式牢靠性的基础上,大幅度降低压条100的重量,进而降低电机转子乃至电机的重量,对提高发电效率大有裨益。此外,在第一连接部110和第二连接部120上设置减重槽102,能够进一步降低压条100的重量,具体方式为,如图4和图5所示,当第一连接部110和第二连接部120都为燕尾形状,可在第一连接部110和第二连接部120的横截面底边对应的端面上设置条形减重槽102,可将压条100的横截面设置为X形。也可在不降低连接强度的基础上,如图5所示,在第一连接部110和第二连接部120上设置若干特定形状的减重孔103。
第二个方面,本申请提供了一种电机转子,如图6和图7所示,包括转子磁轭10、多个磁体组件200和多个如本申请第一个方面提供的压条100;磁体组件200设置在相邻两个压条100之间,转子磁轭10的磁极安装面上设有多个连接槽,连接槽用于与第一连接部110卡扣连接。连接槽的形状与第一连接部110相匹配,形成牢固的卡扣连接结构,当第一连接部110的横截面为梯形,连接槽的横截面也为梯形,当第一连接部110的横截面为带有凸起的圆形,则连接槽的横截面也相应为带有凸起的圆形。
本申请实施例提供的电机转子能够带来的有益技术效果是,通过在压条100上的第一连接部110与第二连接部120之间设置收缩脖颈101,使得第一连接部110能够与转子磁轭10卡扣连接,并且在第二连接部120上设置相对的两条斜边,又使得第二连接部120能够在转子磁轭10的磁极安装面上形成类似燕尾形的卡扣结构,便于安装磁体组件200,压条100不需要通过螺栓与转子磁轭10连接,因此不受螺栓头或者螺钉头等紧固件的尺寸和套筒等安装工具的工作空间的限制,能够大幅度降低压条100尺寸,提高电机转子周向上磁体组件200的安装空间利用率。
在某些可行的实现方式中,第一连接部110与连接槽采用过盈配合连接。同样,磁体组件200也通过过盈配合连接的方式设置在相邻两个压条100之间。通过锤击的方式将压条100沿压条100的长度方向插入到转子磁轭10的连接结构当中,同样可通过锤击的方式将磁体组件200压入到相邻两个压条100形成的燕尾槽之间。
第三个方面,本申请提供了一种电机,包括如本申请第二个方面提供的转子。本申请实施例提供的电机能够带来的有益技术效果是,通过在电机转子的压条上的第一连接部与第二连接部之间设置收缩脖颈,使得第一连接部能够与转子磁轭卡扣连接,并且使得第二连接部能够在转子磁轭的磁极安装面上形成类似燕尾形的卡扣结构,便于安装磁体组件,不需要采用螺钉或螺栓等紧固件,因此不受紧固件的尺寸和套筒等安装工具的工作空间的限制,能够大幅度降低压条尺寸,提高电机转子周向上磁体组件的安装空间利用率,电机具有良好的电磁性能,发电效率得到提升。
本申请提供的压条、电机转子及电机与现有技术相比,具有如下有益技术效果:
1、压条通过第一连接部与转子磁轭卡扣连接,不需要通过螺钉或螺栓进行连接,因此不受紧固件尺寸和安装工具的工作空间的限制,使得压条的宽度相较于设有螺栓连接结构的压条的宽度更低,能够提高转子磁轭周向上磁体组件的安装空间的利用率,提升发电机的电磁性能。
2、压条上不需要设置用于螺栓固定的开孔,结构稳定,开裂的风险低,连接强度较高。
3、可采用非对称的燕尾型压条结构,与转子磁轭连接的第一连接部宽度较大,与转子磁轭凹槽的接触面积较大,有利于提高压条与转子磁轭之间的连接强度,用于压紧磁体组件的第二连接部的宽度较小,可以增加相邻两个压条间用于安装磁体组件的空间,进而提高电机磁轭周向上磁体组件安装空间的利用率。
4、压条对磁体组件具有压紧作用,既能通过正压力作用对磁体组件在转子磁轭周向和径向上进行定位约束,也能通过较大的摩擦力作用对磁体组件在转子磁轭轴向上进行定位约束。
本技术领域技术人员可以理解,本申请中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案可以被交替、更改、组合或删除。进一步地,具有本申请中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的其他步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。进一步地,现有技术中的具有与本申请中公开的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。
在本申请的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本申请和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请的限制。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。
在本申请的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本说明书的描述中,具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
应该理解的是,虽然附图的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示,但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明,这些步骤的执行并没有严格的顺序限制,其可以以其他的顺序执行。而且,附图的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段,这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成,而是可以在不同的时刻执行,其执行顺序也不必然是依次进行,而是可以与其他步骤或者其他步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
以上所述仅是本申请的部分实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。
Claims (10)
1.一种压条(100),所述压条(100)为沿轴向延伸的长条形,用于将磁体组件(200)固定在转子磁轭(10)上,其特征在于,包括第一连接部(110)和第二连接部(120);所述第二连接部(120)的沿轴向方向的横截面包括相对的两条斜边,在所述压条(100)的沿轴向方向的横截面上形成收缩脖颈(101),所述收缩脖颈(101)背向所述第二连接部(120)一侧为所述第一连接部(110);所述第一连接部(110)用于与转子磁轭(10)卡扣连接。
2.根据权利要求1所述的压条(100),其特征在于,所述第一连接部(110)的沿轴向方向的横截面包括在周向相对设置的两条第一斜边(111)和连接两条第一斜边(111)尾端的第一底边(112);所述第二连接部(120)的横截面包括相对的两条第二斜边(121)和连接两条第二斜边(121)尾端的第二底边(122);所述第一底边(112)的长度大于所述第二底边(122)的长度。
3.根据权利要求2所述的压条(100),其特征在于,两条所述第一斜边(111)以及两条所述第二斜边(121)呈轴对称设置。
4.根据权利要求2或3所述的压条(100),其特征在于,所述第一底边(112)的长度与所述第二底边(122)的长度之比为3:2~3:1。
5.根据权利要求4所述的压条(100),其特征在于,所述第一斜边(111)与同侧的所述第二斜边(121)的夹角角度范围为90°~120°,所述第二斜边(121)与所述第二底边(122)的夹角角度范围为50°~80°。
6.根据权利要求5所述的压条(100),其特征在于,所述第一底边(112)的长度与所述第二底边(122)的长度之比为3:1,所述第一斜边(111)与同侧的所述第二斜边(121)的夹角角度范围为120°,所述第二斜边(121)与所述第二底边(122)的夹角角度范围为50°。
7.根据权利要求1所述的压条(100),其特征在于,所述压条(100)采用玻璃钢材质;所述第一连接部(110)和/或所述第二连接部(120)上设有减重槽(102)或减重孔(103)。
8.一种电机转子,其特征在于,包括转子磁轭(10)、多个磁体组件(200)和多个如权利要求1~7中任一项所述的压条(100);所述磁体组件(200)设置在相邻两个所述压条(100)之间,所述转子磁轭(10)的磁极安装面上设有多个连接槽,所述连接槽用于与所述第一连接部(110)卡扣连接。
9.根据权利要求8所述的电机转子,其特征在于,所述第一连接部(110)与所述连接槽采用过盈配合连接。
10.一种电机,其特征在于,包括如权利要求8-9任一项所述的电机转子。
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