CN114069912A - 定子组件、电机和电器设备 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种定子组件、电机和电器设备，其中，定子组件包括：定子主齿，定子主齿包括齿身和齿靴，齿靴与齿身的一端相连接；齿靴远离齿身的端部设置有至少两个副齿，相邻两个副齿之间具有凹槽；永磁体，设置于凹槽内。本发明提供的定子组件，通过在相邻副齿之间的凹槽内设置永磁体，使得定子组件与转子组件之间所调制生成的磁密谐波分量进一步增加，进而产生更多的工作谐波，进一步提升电机的输出转矩。

Description

定子组件、电机和电器设备

技术领域

本发明设计电机技术领域，具体而言，涉及一种定子组件、一种电机和一种电器设备。

背景技术

相关技术中，电机运行过程中，如何实现电机产生更多的工作谐波，从而提升电机的输出转矩，已成为亟待解决的问题。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明第一方面提供了一种定子组件。

本发明第二方面提供了一种电机。

本发明第三方面提供了一种电器设备。

本发明第一方面提供了一种定子组件，包括：定子主齿，定子主齿包括齿身和齿靴，齿靴与齿身的一端相连接；齿靴远离齿身的端部设置有至少两个副齿，相邻两个副齿之间具有凹槽；永磁体，设置于凹槽内。

本发明提出的定子组件，包括定子主齿，定子主齿包括齿身和齿靴，齿靴与齿身的一端相连接，进一步地，齿身的另一端可以与定子轭部相连接，从而实现定子主齿与定子轭部之间的连接，进而可以在定子主齿上设置绕组，以实现在通电时与电机的转子组件中的转子永磁体的磁场相配合，进而实现转子组件的转动。

进一步的，齿靴远离齿身的端部设置有至少两个副齿，通过副齿的设置，一方面，副齿既可以作为导磁部件进行导磁，另一方面，副齿还可作为调制部件，实现磁场调制的作用，使得气隙磁导中引入较多的谐波分量，这样，使得电机的性能得到了明显的提升。

进一步的，定子组件还包括永磁体，永磁体设置于凹槽内，通过永磁体的设置，使得电机在运行的过程中，永磁体能够通过转子组件上的转子齿调制生成工作谐波，与此同时，转子组件上的转子永磁体也能够通过定子主齿调制出工作谐波，从而使得定子组件与转子组件之间所调制生成的磁密谐波分量进一步增加，进而产生更多的工作谐波，进一步提升电机的输出转矩。

具体地，定子组件中的永磁体与转子齿之间生成的工作谐波极对数为：∣Par±i×Pr∣，转子组件上的磁性部件通过定子主齿调制出的工作谐波的极对数为：∣Pr±i×Zf∣，其中，Zf定子侧气隙磁导周期数，Par为定子中的永磁体的极对数，Pr为转子组件的极对数，i为大于或等于0的整数。

本发明提供的定子组件，通过副齿的设置，副齿除了作为导磁部件外，还可作为调制部件，实现磁场调制的作用，使得气隙磁导中引入较多的谐波分量，这样，使得电机的性能得到了明显的提升。在此基础上，通过在相邻副齿之间的凹槽内设置永磁体，使得定子组件与转子组件之间所调制生成的磁密谐波分量进一步增加，进而产生更多的工作谐波，进一步提升电机的输出转矩。

根据本发明提供的定子组件，还可以具有以下附加技术特征：

在上述技术方案中，进一步地，永磁体包括：第一永磁体，设置于凹槽内；第二永磁体，设置于凹槽内，第二永磁体位于第一永磁体的侧部；第一永磁体的充磁方向与第二永磁体的充磁方向相反。

在该技术方案中，在定子组件的轴向方向上，永磁体可以分为两部分，也即，永磁体包括第一永磁体和第二永磁体，第二永磁体位于第一永磁体的侧部，并且，第一永磁体的充磁方向与第二永磁体的充磁方向设置为相反，具体地，第一永磁体的充磁方向可以为N/S极，相应地，第二永磁体的充磁方向为S/N极。

通过定子组件的永磁体的轴向分段设置，可以配合电机的转子组件的轴向分段设计，具体地，转子组件中的磁性部件同样可以在轴向方向上分为两部分，并且转子组件中的磁性部件的充磁方向与定子中的永磁体的充磁方向相对应，也即，转子永磁体中与第一永磁体相对应的部分的充磁方向设置为N/S极，与第二永磁体相对应的部分的充磁方向为S/N极，从而使得两段侧电机电枢绕组感应反电势相位相差180°，最终其基波幅值基本保持不变，但谐波含量大幅减少，尤其是合成反电势中的偶次谐波，从而降低电机齿槽转矩和转矩波动。

在上述任一技术方案中，进一步地，定子组件还包括隔磁块，设置于第一永磁体和第二永磁体之间。

在该技术方案中，通过在第一永磁体和第二永磁体之间设置隔磁块，可以有效地避免充磁方向相反的第一永磁体和第二永磁体之间所产生磁场发生互相干扰，保证第一永磁体和第二永磁体之间能够分别发挥应有的作用，保证定子组件与转子组件之间所调制生成的磁密谐波分量能够进一步增加，进而产生更多的工作谐波，进一步提升电机的输出转矩。

在上述任一技术方案中，进一步地，定子主齿的数量为多个，多个定子主齿沿定子轭部的周向分布；永磁体的数量满足：Par＝(a-1)×x；其中，Par为永磁体的数量，a为每个齿靴上副齿的数量，x为定子主齿的数量。

在该技术方案中，定子主齿的数量可以设置为多个，并且，多个定子主齿沿定子轭部的周向分布，从而保证定子组件中缠绕于定子主齿上的绕组的数量，进而保证电机运行过程中永磁体所产生的磁场能够与绕组形成有效地配合，保证电机的运行效率。

在多个定子主齿的基础上，永磁体的数量应满足：Par＝(a-1)×x；其中，Par为永磁体的数量，a为每个齿靴上副齿的数量，x为定子主齿的数量。也即，在任意相邻两个副齿之间的凹槽内均设置有永磁体，从而保证电机在运行的过程中，永磁体能够产生足够与转子组件相配合的磁场，保证永磁体能够通过转子组件上的转子齿调制生成足够的工作谐波，以配合转子组件上的磁性部件通过定子主齿调制出的工作谐波，进而产生更多的工作谐波，进一步提升电机的输出转矩。

在上述任一技术方案中，进一步地，相邻两个齿身之间具有绕线槽，相邻两个齿靴之间具有槽口，槽口与绕线槽相连通；在定子组件的圆周方向上，凹槽的尺寸与槽口的尺寸不等。

在该技术方案中，相邻两个定子主齿的齿身之间具有绕线槽，从而使得绕组缠绕于定子主齿的齿身上时，能够容纳于绕线槽内，保证绕线槽放置位置的合理性，从而保证绕组的数量，进而保证电机的运行效率。

进一步地，相邻两个齿靴之间还具有槽口，并且槽口与绕线槽相连通。通过槽口的设置，有利于调节气隙磁场谐波幅值以及转子电涡流密度，从而保证电机运行过程中的稳定性以及降低涡流损耗。具体地，可以通过设置槽口的宽度调节气隙磁场谐波幅值以及转子电涡流密度，以满足电机不同的运行需求。

在定子组件的圆周方向上，相邻两个副齿之间的凹槽的尺寸与相邻两个定子主齿的齿靴之间的槽口的尺寸可以设置为不相等。

通过将凹槽与槽口的尺寸设置为不等，可以改变所有定子主齿上的副齿在圆周上分布的均匀程度，减小了气隙磁导的周期数，通过将气隙磁导周期数减小，调制生成的磁密谐波分量将增加，因此会产生更多的工作谐波，使得电机输出转矩进一步提升。

在上述任一技术方案中，进一步地，至少两个副齿包括第一副齿和第二副齿；在定子组件的圆周方向上，第一副齿和第二副齿位于齿靴相对的两端。

在该技术方案中，至少两个副齿包括第一副齿和第二副齿。其中，在定子组件的圆周方向上，第一副齿和第二副齿位于齿靴相对的两端，相邻的第一副齿与第二副齿之间形成槽口。此外，上述第一副齿和第二副齿均可作为磁场调制部件，以提升应用该定子组件的电机的性能。

具体地，齿靴相对的两端分别设置有第一副齿和第二副齿，第一副齿和第二副齿在齿靴相对的两端，位于定子组件圆周的方向上。通过在齿靴上设置至少两个副齿，第一副齿和第二副齿均可作为磁场调制部件，以提升应用该定子组件的电机的性能。

在上述任一技术方案中，进一步地，在定子组件的圆周方向上，第一副齿和第二副齿的尺寸不等。

在该技术方案中，在定子组件的圆周方向上，第一副齿和第二副齿的尺寸不等。这样，通过对第一副齿和第二副齿的结构进行限定，有效优化定子组件与转子组件之间的气隙磁导分布情况，调制生成的磁密谐波分量将增加，即会产生更多的工作谐波，电机的输出转矩会进一步提升。

具体地，可采用第一副齿和第二副齿尺寸不等的方案，例如，将第一副齿的尺寸设置大一些，将第二副齿尺寸设置小一些。通过对第一副齿和第二副齿的结构限定为尺寸不等的设计，可以有效优化定子组件与转子组件之间的气隙磁导分布情况，调制生成的磁密谐波分量将增加，即会产生更多的工作谐波，电机的输出转矩会进一步提升，进而提高电机的运行效率。

在上述任一技术方案中，进一步地，在定子组件的径向方向上，相邻两个副齿的中心线之间形成有夹角β，且满足1≤β/(2π/(b×x))＜1.4，其中，b表示定子主齿的数量，x表示每一个定子主齿上副齿的数量。

在该技术方案中，在相邻两个副齿中，一个副齿的齿身平分线与另一个副齿的齿身平分线之间形成有夹角β，并且满足1≤β/(2π/(b×x))＜1.4；其中，b表示定子主齿的数量，x表示每一个定子主齿上副齿的数量。这样，本发明进一步对副齿的结构以及分布进行优化，使得应用该电机调制生成的谐波幅值较大，转矩较高，以进一步提升电机的工作效率。

在上述任一技术方案中，进一步地，定子主齿的齿身平分线，到凹槽的两侧壁的距离相等或不等。

在该技术方案中，第一副齿和第二副齿之间具有凹槽，并且，本发明对凹槽在齿靴上的分布进行优化，使得定子主齿的齿身平分线，到凹槽的两侧壁的距离相等或不等。如此设计，实现了齿靴的不对称设置(齿靴关于主齿齿身的平分线不对称设置)。这样，通过上述设计，可改变气隙磁导分布，削弱部分谐波，从而减小转矩脉动，改善电机振动噪音性能。

具体地，在本发明提出的定子组件中，相邻两个副齿之间形成凹槽，使得气隙磁导中引入较多的谐波分量。当永磁磁动势和含有谐波的气隙磁导作用时，气隙磁密中会出现新的谐波成分。再根据此谐波成分设计定子绕组，就可将气隙磁密中出现的新的谐波成分作为电机的工作谐波，为电机提供输出转矩，从而有效提升了电机的转矩密度。

在上述任一技术方案中，进一步地，定子组件包括定子轭部；齿身的一端与定子轭部相连接，齿靴设置于齿身的另一端。

在该技术方案中，定子组件具体可以包括定子轭部以及设置于定子轭部上的定子主齿，其中，定子主齿包括齿身和齿靴，齿身的一端与定子轭部相连接，齿靴与齿身的另一端相连接，从而实现定子主齿与定子轭部之间的连接，进而可以在定子主齿上设置绕组，以实现在通电时与转子永磁体的磁场相配合，进而实现转子组件的转动。

在上述任一技术方案中，进一步地，齿靴与齿身可拆卸式连接；和/或齿身与定子轭部可拆卸式连接。

在该技术方案中，定子主齿的齿身与齿靴之间可以设置为可拆卸式连接，同时，定子主齿的齿身与定子轭部之间也可以设置为可拆卸式连接，也即，定子主齿的齿身与定子轭部和齿靴之间可以设置为可分离的套设组装结构。通过齿身、齿靴以及定子轭部之间的可分离套设组装结构的设置，再进行定子组件的组装过程中，可以先在定子主齿的齿身上绕制绕组，然后在将齿身的一端与定子轭部相连接，最后将齿靴安装至齿身的另一端。从而实现了定子组件组装过程中的简化绕线工艺，降低绕线的难度，提高绕组的槽满率，从定子制备的角度提升电机输出性能，同时能够减少废料，减少物料的浪费。

具体地，定子主齿的齿身与定子轭部之间可以通过凹凸结构进行连接，也即，在定子主齿齿身的一端设置凹槽或者凸起，相应地，在定子轭部的相应位置上设置于凹槽或凸起相配合的凸起或凹槽，从而可以通过凹槽和凸起的配合实现定子主齿齿身与定子轭部之间的连接。

相应地，齿身与齿靴之间同样可以通过凹凸结构进行连接，也即在齿靴和齿身之间通过相互配合的凸起和凹槽进行连接，以实现绕线工艺的简化。

在上述任一技术方案中，进一步地，在定子组件的径向方向上，永磁体的高度小于凹槽的高度。

在该技术方案中，从定子组件的径向方向上，限定了永磁体的高度与凹槽的高度之间的关系，具体地，在定子组件的径向方向上，永磁体的高度可以设置为小于凹槽的高度，从而可以避免永磁体凸出于凹槽的外部影响转子的转动，有利于电机结构的合理化设计，保证电机运行过程中的稳定性。

在上述任一技术方案中，进一步地，永磁体的形状为多边形或弧形。

具体地，永磁体可以为方形或三角形。

在上述任一技术方案中，进一步地，定子组件还包括绕组，设置于定子主齿上。

在该技术方案中，定子组件还包括绕组。其中，绕组缠绕在定子主齿上，以保证应用该定子组件的电机运行时输出力矩。

根据本发明的第二方面，提出了一种电机，包括：转子组件；如上述技术方案中任一项的定子组件。

本发明提供的电机，定子组件可以设置为至少一部分位于转子组件内，也即内定子结构，具体地，定子组件与转子组件同心设置，以保证转子组件能够相对于定子组件转动，以实现电机的动力输出。其中，定子组件的一部分位于转子组件内，也可将定子组件轴向上的整体设置于转子组件内，以实现转子组件的永磁体与定子组件的绕组之间的不同配合方式。

进一步地，本发明提供的电机，因包括了如本发明第一方面的定子组件。因此，既有上述定子组件的全部有益效果，在此不再详细论述。

在上述任一技术方案中，进一步地，转子组件包括：转子铁芯，转子铁芯包括转子轭部和多个凸极，多个凸极设置于转子轭部，相邻凸极之间形成安装槽；转子永磁体，设置于安装槽内。

在该技术方案中，转子组件包括转子铁芯和多个转子永磁体。其中，转子铁芯包括圆环部和多个凸极，多个凸极凸出于圆环部的内周壁，并且多个凸极在圆环部的圆周方向上间隔分布。多个永磁体分别设置于相邻两个凸极之间，并且多个永磁体的充磁方向相同。这样，在圆环部的圆周方向上，多个凸极和多个永磁体交替分布。

进一步地，多个充磁方向相同的永磁体分别设置于相邻两个凸极之间，转子铁芯的圆环部上产生了交替极的磁性结构，使得转子铁芯为凸极结构。这样，既降低了永磁体的使用数量，且降低了交替极转子的制造难度，又使得磁场调制效应增强，工作次磁密谐波的幅值增加，使得电机产生了更好的输出性能。并且，本发明中多个凸极和多个永磁体交替分布设置在转子铁芯的圆环部上，也避免了相关技术中采用交替极后磁极数量减小，磁场基波幅值下降，导致转矩下降的问题。并且，在电机运行过程中，定子组件中的永磁体能够通过转子组件上的凸极调制生成工作谐波，与此同时，转子组件上的转子永磁体也能够通过定子主齿调制出工作谐波，从而使得定子组件与转子组件之间所调制生成的磁密谐波分量进一步增加，进而产生更多的工作谐波，进一步提升电机的输出转矩。具体地，在转子铁芯的轴向方向上，转子铁芯可以包括两部分，也即第一转子铁芯和第二转子铁芯，第一转子铁芯和第二转子铁芯的结构相同。进一步地，第一转子铁芯和第二转子铁芯的相邻凸极之间均设置有转子永磁体，并且，第一转子铁芯的凸极的中心线与第二转子铁芯中的转子永磁体的中心线对其，相应地，第一转子铁芯中的转子永磁体的中心线与第二转子铁芯的凸极的中心线对齐。进一步地，第一转子铁芯中的转子永磁体与定子组件中的第一永磁体的位置相对，且充磁方向相同，第二转子铁芯中的转子永磁体与定子组件中的第二永磁体的位置相对，且充磁方向相同，也即，第一转子铁芯中的转子永磁体与第二转子铁芯中的转子永磁体的充磁方向相反。

通过以上设计，实现了电机的轴向分段设置，从而使得两段侧电机电枢绕组感应反电势相位相差180°，最终其基波幅值基本保持不变，但谐波含量大幅减少，尤其是合成反电势中的偶次谐波，从而降低电机齿槽转矩和转矩波动。

在上述任一技术方案中，进一步地，定子组件的极对数为Pa，永磁体的极对数为P1，定子主齿的数量为x，每个定子主齿上的副齿的数量为a，转子组件的极对数为Pr，其中，Pa＝∣a×x±Pr∣或Pa＝∣Pr±P1∣。

在该技术方案中，通过设置定子组件的极对数以及永磁体的极对数满足预设关系，使得气隙磁密中出现的新的谐波成分可作为电机的工作谐波，为电机提供输出转矩，从而有效提升了电机的转矩密度。

具体地，定子组件的极对数为Pa，永磁体的极对数为P1，定子主齿的数量为x，每个定子主齿上的副齿的数量为a，转子组件的极对数为Pr，其中，Pa＝∣a×x±Pr∣或Pa＝∣Pr±P1∣。

具体地，定子组件可以采用六齿两分裂，即x＝6，a＝2，定子永磁体极对数为6，转子极对数为10，则根据定子侧调制关系和转子侧调制关系的限定公式计算，Pa＝∣2×6±10∣＝2或22，具体可以取2，或者，Pa＝∣10±6∣＝4或16，具体可以取4。从而根据计算得到最佳的定子组件的极对数为2或4。

根据本发明的第三方面，提出了一种电器设备，包括上述技术方案中任一项的电机。

本发明提供的电器设备，因包含了上述技术方案中任一项的电机，因此具有该电机的全部有益效果，在此不做赘述。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1示出了根据本发明一个实施例提供的定子组件的结构示意图；

图2示出了根据本发明另一个实施例提供的定子组件的结构示意图；

图3示出了根据本发明又一个实施例提供的定子组件的结构示意图；

图4示出了根据本发明又一个实施例提供的定子组件的结构示意图；

图5示出了根据本发明又一个实施例提供的定子组件的结构示意图；

图6示出了根据本发明又一个实施例提供的定子组件的结构示意图；

图7示出了根据本发明一个实施例提供的电机的结构示意图；

图8示出了根据本发明另一个实施例提供的电机的结构示意图；

图9示出了根据本发明又一个实施例提供的电机的结构示意图；

图10示出了根据本发明一个实施例提供的电机中转子组件的结构示意图；

图11示出了根据本发明另一个实施例提供的电机中转子组件的结构示意图；

图12示出了根据本发明又一个实施例提供的电机中转子组件的结构示意图；

图13示出了根据本发明一个实施例提供的电机运行过程中的空载反电势随时间变化的曲线图；

图14示出了根据本发明一个实施例提供的电机运行过程中的空载反电势各次谐波幅值随时间的变化示意图。

其中，图1至图12中附图标记与部件名称之间的对应关系为：

100定子组件，102定子主齿，104齿身，106齿靴，108副齿，110永磁体，112第一永磁体，114第二永磁体，118绕组，120定子轭部，122凹槽，124第一副齿，126第二副齿，128绕线槽，130槽口，200电机，202转子组件，204转子轭部，206转子永磁体，208凸极，210转子铁芯。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

下面参照图1至图14来描述根据本发明一些实施例提供的定子组件、电机和电器设备。其中，图13中线条L4表示电机200在轴向上的一段的空载反电势随时间变化的曲线，L5表示电机200在轴向上的另一段的空载反电势随时间变化的曲线。图14中，H1表示无轴向分段设计的电机空载反电势各次谐波幅值，H2表示轴向分段设计的电机空载反电势各次谐波幅值。

本发明提出了第一方面，如图1、图2和图3所示，提出了一种定子组件100，包括：定子轭部120、定子主齿102和永磁体110。其中，定子主齿102包括齿身104和齿靴106，齿身104的一端与定子轭部120相连接，齿靴106与齿身104的另一端相连接；齿靴106远离齿身104的端部设置有至少两个副齿108，相邻两个副齿108之间具有凹槽122。进一步地，永磁体110设置于凹槽122内。

本发明提出的定子组件100，包括定子主齿102，定子主齿102包括齿身104和齿靴106，齿靴106与齿身104的一端相连接，进一步地，齿身104的另一端可以与定子轭部120相连接，从而实现定子主齿102与定子轭部120之间的连接，进而可以在定子主齿102上设置绕组，以实现在通电时与电机200的转子组件202中的转子永磁体206的磁场相配合，进而实现转子组件202的转动。

进一步的，齿靴106远离齿身104的端部设置有至少两个副齿108，通过至少两个副齿108的设置，一方面，至少两个副齿108既可以作为导磁部件进行导磁，另一方面，至少两个副齿108还可作为调制部件，实现磁场调制的作用，使得气隙磁导中引入较多的谐波分量，这样，使得电机的性能得到了明显的提升。

进一步的，定子组件100还包括永磁体110，永磁体110设置于凹槽122内，通过永磁体110的设置，使得电机在运行的过程中，永磁体110能够通过转子组件202上的凸极208调制生成工作谐波，与此同时，转子组件202上的转子永磁体206也能够通过定子主齿102调制出工作谐波，从而使得定子组件100与转子组件202之间所调制生成的磁密谐波分量进一步增加，进而产生更多的工作谐波，进一步提升电机的输出转矩。

具体地，定子组件100中的永磁体110与凸极208之间生成的工作谐波极对数为：∣Par±i×Pr∣，转子上的磁性部件通过定子主齿102调制出的工作谐波的极对数为：∣Pr±i×Zf∣，其中，Zf定子组件100侧气隙磁导周期数，Par为定子组件100中的永磁体110的极对数，Pr为转子组件202的极对数，i为大于或等于0的整数。

本发明提供的定子组件100，通过副齿108的设置，副齿108除了作为导磁部件外，还可作为调制部件，实现磁场调制的作用，使得气隙磁导中引入较多的谐波分量，这样，使得电机的性能得到了明显的提升。在此基础上，通过在相邻副齿108之间的凹槽122内设置永磁体110，使得定子组件100与转子组件202之间所调制生成的磁密谐波分量进一步增加，进而产生更多的工作谐波，进一步提升电机的输出转矩。

具体地，永磁体110可以采用铁氧体，稀土永磁体等导磁性能较好的磁体。永磁体110可以呈V型排布或呈轮辐型排布。相应地，定子主齿102之间的凹槽122的横截面可以设置成与永磁体110相适配的形状，以保证永磁体110安装的稳定性。

具体地，如图1所示，永磁体110可采用海尔贝克阵列(Halbach Array)方式排布。

在上述实施例中，进一步地，如图2和图3所示，永磁体110包括：第一永磁体112，设置于凹槽122内；第二永磁体114，设置于凹槽122内，沿定子组件100的轴向方向，第二永磁体114位于第一永磁体112的侧部；第一永磁体112的充磁方向与第二永磁体114的充磁方向相反。

在该实施例中，在定子组件100的轴向方向上，永磁体110至少可以分为两部分，也即，永磁体110包括第一永磁体112和第二永磁体114，第二永磁体114位于第一永磁体112的侧部，并且，第一永磁体112的充磁方向与第二永磁体114的充磁方向设置为相反，具体地，第一永磁体112的充磁方向可以为N/S极，相应地，第二永磁体114的充磁方向为S/N极。

如图13和图14所示，通过定子组件100永磁体110的轴向分段设置，可以配合电机的转子组件202的轴向分段设计，具体地，转子组件202中的转子永磁体206同样可以在轴向方向上分为两部分，并且转子组件202中的转子永磁体206的充磁方向与定子中的永磁体110的充磁方向相对应，也即，转子永磁体206中与第一永磁体112相对应的部分的充磁方向设置为N/S极，与第二永磁体114相对应的部分的充磁方向为S/N极，从而使得两段侧电机电枢绕组感应反电势相位相差180°，最终其基波幅值基本保持不变，但谐波含量大幅减少，尤其是合成反电势中的偶次谐波，从而降低电机齿槽转矩和转矩波动。

进一步地，定子组件100还包括隔磁块，设置于第一永磁体112和第二永磁体114之间。

具体地，通过在第一永磁体112和第二永磁体114之间设置隔磁块，可以有效地避免充磁方向相反的第一永磁体112和第二永磁体114之间所产生磁场发生互相干扰，保证第一永磁体112和第二永磁体114之间能够分别发挥应有的作用，保证定子组件100与转子组件202之间所调制生成的磁密谐波分量能够进一步增加，进而产生更多的工作谐波，进一步提升电机的输出转矩。

在上述任一实施例中，进一步的，如图1至图6所示，定子主齿102的数量为多个，多个定子主齿102沿定子轭部120的周向分布；永磁体110的数量满足：Par＝(a-1)×x；其中，Par为永磁体110的数量，a为每个齿靴106上副齿108的数量，x为定子主齿102的数量。

在该实施例中，定子主齿102的数量可以为多个，定子主齿102的数量可以设置为多个，并且，多个定子主齿102沿定子轭部120的周向分布，从而保证定子组件100中缠绕于定子主齿102上的绕组118的数量，进而保证电机运行过程中永磁体110所产生的磁场能够与绕组118形成有效地配合，保证电机的运行效率。

在多个定子主齿102的基础上，永磁体110的数量应满足：Par＝(a-1)×x；其中，Par为永磁体110的数量，a为每个齿靴106上副齿108的数量，x为定子主齿102的数量。也即，在任意相邻两个副齿108之间的凹槽122内均设置有永磁体110，从而保证电机在运行的过程中，永磁体110能够产生足够与转子组件202相配合的磁场，保证永磁体110能够通过转子组件202上的凸极208调制生成足够的工作谐波，以配合转子组件202上的转子永磁体206通过定子主齿102调制出的工作谐波，进而产生更多的工作谐波，进一步提升电机的输出转矩。

进一步地，多个定子主齿102的外边缘位于同一个圆的圆周上，并且与定子轭部120同心，在定子主齿102与转子之间形成了均匀地气隙，配合齿靴106上的相邻两个副齿108之间的凹槽122，实现了定子组件100与转子组件202之间气隙的不均匀设置，进而实现了气隙磁场的波形的改善，使得永磁体在气隙中所形成的磁场更加接近正弦形，进而能够降低电机的齿槽转矩和转矩波动。

在上述任一实施例中，进一步的，如图4和图5所示，相邻两个齿身104之间具有绕线槽128，相邻两个齿靴106之间具有槽口130，槽口130与绕线槽128相连通；在定子组件100的圆周方向上，凹槽122的尺寸与槽口130的尺寸不等。

在该实施例中，相邻两个定子主齿102的齿身104之间具有绕线槽128，从而使得绕组118缠绕于定子主齿102的齿身104上时，能够容纳于绕线槽128内，保证绕线槽128放置位置的合理性，从而保证绕组118的数量，进而保证电机的运行效率。

进一步地，相邻两个齿靴106之间还具有槽口130，并且槽口130与绕线槽128相连通。通过槽口130的设置，有利于调节气隙磁场谐波幅值以及转子电涡流密度，从而保证电机运行过程中的稳定性以及降低涡流损耗。具体地，可以通过设置槽口130的宽度调节气隙磁场谐波幅值以及转子电涡流密度，以满足电机不同的运行需求。

在定子组件100的圆周方向上，相邻两个副齿108之间的凹槽122的尺寸与相邻两个定子主齿102的齿靴106之间的槽口130的尺寸可以设置为不相等。具体地，在定子组件100的圆周方向上，可以将凹槽122的宽度设置为与槽口130的宽度设置为不相等。

具体地，如图6所示，在定子组件100的圆周方向上，凹槽122的尺寸大于槽口130的尺寸。具体地，在定子组件100的圆周方向上，相邻两个副齿108之间的凹槽122的宽度为d1，槽口130122的宽度为d2，并且满足d1＞d2。

通过将凹槽122与槽口130的尺寸设置为不等，可以改变所有定子主齿102上的副齿108在圆周上分布的均匀程度，减小了气隙磁导的周期数，通过将气隙磁导周期数减小，调制生成的磁密谐波分量将增加，因此会产生更多的工作谐波，使得电机输出转矩进一步提升。

在上述任一实施例中，进一步的，如图4和图5所示，至少两个副齿108包括第一副齿124和第二副齿126；在定子组件100的圆周方向上，第一副齿124和第二副齿126位于齿靴106相对的两端。

在该实施例中，至少两个副齿108包括第一副齿124和第二副齿126。其中，在定子组件100的圆周方向上，第一副齿124和第二副齿126位于齿靴106相对的两端，相邻的第一副齿124与第二副齿126之间形成槽口130。此外，上述第一副齿124和第二副齿126均可作为磁场调制部件，以提升应用该定子组件100的电机的性能。

具体地，齿靴106相对的两端分别设置有第一副齿124和第二副齿126，第一副齿124和第二副齿126在齿靴106相对的两端，位于定子组件100圆周的方向上。通过在齿靴106上设置至少两个副齿108，第一副齿124和第二副齿126均可作为磁场调制部件，以提升应用该定子组件100的电机的性能。

进一步地，在定子组件100的圆周方向上，第一副齿124和第二副齿126的尺寸不等。

具体地，在定子组件100的圆周方向上，第一副齿124和第二副齿126的尺寸不等。这样，通过对第一副齿124和第二副齿126的结构进行限定，有效优化定子组件100与转子组件202之间的气隙磁导分布情况，调制生成的磁密谐波分量将增加，即会产生更多的工作谐波，电机的输出转矩会进一步提升。

具体地，可采用第一副齿124和第二副齿126尺寸不等的方案，例如，将第一副齿124的尺寸设置大一些，将第二副齿126尺寸设置小一些。通过对第一副齿124和第二副齿126的结构限定为尺寸不等的设计，可以有效优化定子组件100与转子组件202之间的气隙磁导分布情况，调制生成的磁密谐波分量将增加，即会产生更多的工作谐波，电机的输出转矩会进一步提升，进而提高电机的运行效率。

在上述任一实施例中，进一步的，如图6所示，在定子组件100的径向方向上，相两个邻副齿108的中心线之间形成有夹角β，且满足1≤β/(2π/(b×x))＜1.4，其中，b表示定子主齿102的数量，x表示每一个定子主齿102上副齿108的数量。

在该实施例中，在相邻两个副齿108中，一个副齿108的齿身104平分线L2与另一个副齿108的齿身104平分线L3之间形成有夹角β，并且满足1≤β/(2π/(b×x))＜1.4；其中，b表示定子主齿102的数量，x表示每一个定子主齿102上副齿108的数量。这样，本发明进一步对副齿108的结构以及分布进行优化，使得应用该电机调制生成的谐波幅值较大，转矩较高，以进一步提升电机的工作效率。

具体地，副齿108可以仅包括设置于齿靴106两端的第一副齿124和第二副齿126，也即，副齿108的数量为两个，并且定子主齿102的数量为6个，相应地，第一副齿124的齿身104平分线L2与第二副齿126的齿身104平分线L3之间的夹角β满足1≤β/(2π/(6×2))＜1.4。以使得应用该定子组件100的电机调制生成的谐波幅值较大，转矩较高，以进一步提升电机200的工作效率。

在上述任一实施例中，进一步的，如图6所示，定子主齿102的齿身104平分线，到凹槽122的两侧壁的距离相等或不等。

在该实施例中，第一副齿124和第二副齿126之间具有凹槽122，并且，本发明对凹槽122在齿靴106上的分布进行优化，使得定子主齿102的齿身104平分线L1，到凹槽122的两侧壁的距离相等或不等。如此设计，实现了齿靴106的不对称设置(齿靴106关于齿身104的平分线L1不对称设置)。这样，通过上述设计，可改变气隙磁导分布，削弱部分谐波，从而减小转矩脉动，改善电机振动噪音性能。

具体地，定子主齿102的齿身104平分线L1到凹槽122的两侧壁的距离相等。这样，在定子组件100的圆周方向上，凹槽122位于齿靴106的中部。如此设计，可简化定子主齿102的整体结构，并且便于定子主齿102的加工制造，进而提升定子组件100以及整个电机的加工效率。具体地，在定子组件100的圆周方向上，定子主齿102的齿身104平分线L1到凹槽122的两侧壁的距离分别为d3和d4，并且满足d3等于d4。

进一步地，定子主齿102的齿身104平分线L1到凹槽122的两侧壁的距离也可以不等。这样，在定子组件100的圆周方向上，凹槽122朝向齿靴106的一端偏移设置。如此设置，可改变气隙磁导分布，削弱部分谐波，从而减小转矩脉动，改善电机振动噪音性能。并且，当永磁磁动势和含有谐波的气隙磁导作用时，气隙磁密中会出现新的谐波成分。此时，至少两个副齿108使得气隙磁导中引入较多的谐波分量，使得电机的性能得到了明显的提升。

具体地，在本发明提出的定子组件100中，相邻两个副齿108之间形成有凹槽122，使得气隙磁导中引入较多的谐波分量。当永磁磁动势和含有谐波的气隙磁导作用时，气隙磁密中会出现新的谐波成分。再根据此谐波成分设计定子绕组118，就可将气隙磁密中出现的新的谐波成分作为电机200的工作谐波，为电机200提供输出转矩，从而有效提升了电机200的转矩密度。

进一步地，定子组件100包括至少两个堆叠体，并通过至少两个堆叠体堆叠的方式来制造定子组件100。这样，在定子组件100的加工制造过程中，工作人员可先在单个堆叠体上进行绕线等操作。

特别地，相较于相技术中需要在整体铁芯上进行绕线操作，本发明所提出的堆叠体的操作空间更加，有利于降低绕线难度，进而提高绕线的工作效率，降低材料成本。

此外，本发明可以首先在单个堆叠体上进行绕线等操作，可有效提升绕组118的线圈的缠绕数量，并提升绕组118的槽满率，提高应用电机输出性能。并且，本发明在降低绕线难度的基础上，可降低绕线过程中废品率，进而减少废料并提升定子组件100的成本率。此外，单独堆叠体对材料的要求较低，可提升铁芯材料的利用率，进而降低定子组件100的材料成本。

具体地，一个堆叠体的轭部区段可以包括一个定子主齿102，也可以包括两个或多个定子主齿102。相邻两个堆叠体的轭部区段可拆卸连接，进而保证相邻两个堆叠体的拆装。

进一步地，定子组件100还包括第一连接部和第二连接部。其中，第一连接部设置在轭部区段的第一端，第一连接部设置在轭部区段的第二端，第一端和第二段在轭部区段上相对设置。并且，第一连接部和第二连接部的结构相匹配，第一连接部和第二连接部配合能够实现自锁。具体地，第一连接部与第二连接部中的一者为凸部，另一者为凹部。此外，凸部的形状与凹部的形状相适配，并且凸部与凹部之间能够可拆卸的连接，并具有自锁功能。

进一步地，定子组件100还包括固定件(图中未示出)。其中。在相邻两个堆叠体拼接完成后，本发明进一步通过固定件来对整体结构进行固定，进而进一步提升拼接后的堆叠体的结构稳定性。

具体地，固定件可采用绝缘框架，进而使得绝缘框架在保证绝缘的基础上，还可对堆叠体进行固定，实现了绝缘框架的多用途。

此外，相邻两个堆叠体也可以焊接连接。其中。在相邻两个堆叠体拼接完成后，本发明进一步通过焊接的方式来对整体结构进行固定，进而进一步提升拼接后的堆叠体的结构稳定性。

此外，相邻两个堆叠体也可以一体注塑。也即，在在相邻两个堆叠体拼接完成后，本发明进一步通过一体注塑的方式来对整体结构进行固定，进而进一步提升拼接后的堆叠体的结构稳定性。

在上述任一实施例中，进一步的，如图4和图5所示，齿靴106与齿身104可拆卸式连接；和/或齿身104与定子轭部120可拆卸式连接。

在该实施例中，定子主齿102的齿身104与齿靴106之间可以设置为可拆卸式连接，同时，定子主齿102的齿身104与定子轭部120之间也可以设置为可拆卸式连接，也即，定子主齿102的齿身104与定子轭部120和齿靴106之间可以设置为可分离的套设组装结构。通过齿身104、齿靴106以及定子轭部120之间的可分离套设组装结构的设置，再进行定子组件100的组装过程中，可以先在定子主齿102的齿身104上绕制绕组118的线圈，然后在将齿身104的一端与定子轭部120相连接，最后将齿靴106安装至齿身104的另一端。从而实现了定子组件100组装过程中的简化绕线工艺，降低绕线的难度，提高绕组118的槽满率，提升电机输出性能，同时能够减少废料，减少物料的浪费。

具体地，定子主齿102的齿身104与定子轭部120之间可以通过凹凸结构进行连接，也即，在定子主齿102齿身104的一端设置凹槽122或者凸起，相应地，在定子轭部120的相应位置上设置于凹槽122或凸起相配合的凸起或凹槽122，从而可以通过凹槽122和凸起的配合实现定子主齿102齿身104与定子轭部120之间的连接。

相应地，齿身104与齿靴106之间同样可以通过凹凸结构进行连接，也即在齿靴106和齿身104之间通过相互配合的凸起和凹槽122进行连接，以实现绕线工艺的简化。

在上述任一实施例中，进一步的，如图1至图5所示，在定子组件100的径向方向上，永磁体110的高度小于凹槽122的高度。

在该实施例中，从定子组件100的径向方向上，限定了永磁体110的高度与凹槽122的高度之间的关系，具体地，在定子组件100的径向方向上，永磁体110的高度可以设置为小于凹槽122的高度，从而可以避免永磁体110凸出于凹槽122的外部影响转子的转动，有利于电机结构的合理化设计，保证电机运行过程中的稳定性。

进一步地，永磁体110的形状为多边形或弧形。

相应的，用于放置永磁体110的凹槽122的横截面积可以为与永磁体110的形状相适配的多边形或弧形。

具体地，永磁体110的形状可以为方形或三角形。根据本发明的第二方面，如图7、图8和图9所示，提出了一种电机，包括：转子组件202；如上述技术方案中任一项的定子组件100。

本发明提供的电机，定子组件100可以设置为至少一部分位于转子组件202内，也即内定子结构，具体地，定子组件100与转子组件同心设置，以保证转子组件202能够相对于定子组件100转动，以实现电机的动力输出。其中，定子组件100的一部分位于转子组件202内，也可将定子组件100轴向上的整体设置于转子组件202内，以实现转子组件的转子永磁体206与定子组件100的绕组118之间的不同配合方式。

具体地，电机200的结构也可以设置为外定子结构。

进一步地，本发明提供的电机，因包括了如本发明第一方面的定子组件100。因此，既有上述定子组件100的全部有益效果，在此不再详细论述。

在上述任一实施例中，进一步的，如图10、图11和图12所示，转子组件202包括：转子铁芯，转子铁芯包括转子轭部204和多个凸极208，多个凸极208设置于转子轭部204，相邻凸极208之间形成安装槽；转子永磁体206，设置于安装槽内。

在该实施例中，转子组件202包括转子铁芯210和多个转子永磁体206。其中，转子铁芯210包括转子轭部204和多个凸极208，多个凸极208凸出于转子轭部204的内周壁，并且多个凸极208在转子轭部204的圆周方向上间隔分布。多个转子永磁体206分别设置于相邻两个凸极208之间，并且多个转子永磁体206的充磁方向相同。这样，在转子轭部204的圆周方向上，多个凸极208和多个转子永磁体206交替分布。

进一步地，多个充磁方向相同的转子永磁体206分别设置于相邻两个凸极208之间，转子铁芯210的转子轭部204上产生了交替极的磁性结构，使得转子铁芯210为凸极208结构。这样，既降低了转子永磁体206的使用数量，且降低了交替极转子的制造难度，又使得磁场调制效应增强，工作次磁密谐波的幅值增加，使得电机产生了更好的输出性能。并且，本发明中多个凸极208和多个转子永磁体206交替分布设置在转子铁芯210的转子轭部204上，也避免了相关技术中采用交替极后磁极数量减小，磁场基波幅值下降，导致转矩下降的问题。并且，在电机200运行过程中，定子组件100中的永磁体110能够通过转子组件202上的凸极208调制生成工作谐波，与此同时，转子组件202上的转子永磁体206也能够通过定子主齿102调制出工作谐波，从而使得定子组件100与转子组件202之间所调制生成的磁密谐波分量进一步增加，进而产生更多的工作谐波，进一步提升电机200的输出转矩。

具体地，在转子铁芯210的轴向方向上，转子铁芯210可以包括两部分，也即第一转子铁芯210和第二转子铁芯210，第一转子铁芯210和第二转子铁芯210的结构相同。进一步地，第一转子铁芯210和第二转子铁芯210的相邻凸极208之间均设置有转子永磁体206，并且，第一转子铁芯210的凸极208的中心线与第二转子铁芯210中的转子永磁体206的中心线对其，相应地，第一转子铁芯210中的转子永磁体206的中心线与第二转子铁芯210的凸极208的中心线对齐。进一步地，第一转子铁芯210中的转子永磁体206与定子组件100中的第一永磁体112的位置相对，且充磁方向相同，第二转子铁芯210中的转子永磁体206与定子组件100中的第二永磁体114的位置相对，且充磁方向相同。

通过以上设计，实现了电机200的轴向分段设置，从而使得两段侧电机电枢绕组118感应反电势相位相差180°，最终其基波幅值基本保持不变，但谐波含量大幅减少，尤其是合成反电势中的偶次谐波，从而降低电机200齿槽转矩和转矩波动。

具体地，如图10所示，转子永磁体206可采用海尔贝克阵列(Halbach Array)方式排布。

在上述任一实施例中，进一步的，定子组件100的极对数为Pa，转子永磁体206的极对数为P1，定子主齿102的数量为x，每个定子主齿102上的副齿108的数量为a，转子组件202的极对数为Pr，其中，Pa＝∣a×x±Pr∣或Pa＝∣Pr±P1∣。

在该实施例中，通过设置定子组件100的极对数以及永磁体110的极对数满足预设关系，使得气隙磁密中出现的新的谐波成分可作为电机200的工作谐波，为电机提供输出转矩，从而有效提升了电机200的转矩密度。

具体地，定子组件100的极对数为Pa，永磁体110的极对数为P1，定子主齿102的数量为x，每个定子主齿102上的副齿108的数量为a，转子组件的极对数为Pr，其中，Pa＝∣a×x±Pr∣或Pa＝∣Pr±P1∣。

具体地，定子组件可以采用六齿两分裂，即x＝6，a＝2，定子永磁体110极对数为6，转子组件202极对数为10，则根据定子组件100侧调制关系和转子组件202侧调制关系的限定公式计算，Pa＝∣2×6±10∣＝2或22，具体可以取2，或者，Pa＝∣10±6∣＝4或16，具体可以取4。从而根据计算得到最佳的定子组件100的极对数为2或4。

根据本发明的第三方面，提出了一种电器设备，包括上述实施例中任一项的电机200。

具体地，电器设备可以包括空调器、洗衣机、吸尘器等。

本发明提供的电器设备，因包含了上述技术方案中任一项的电机，因此具有该电机的全部有益效果，在此不做赘述。

在本发明的描述中，术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定，术语“上”、“下”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发明和简化描述，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发明的限制；术语“连接”、“安装”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”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。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或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。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (17)

1.一种定子组件，其特征在于，包括：

定子轭部；

定子主齿，所述定子主齿包括齿身和齿靴，所述齿身的一端与所述定子轭部相连接，所述齿靴与所述齿身的另一端相连接；

所述齿靴远离所述齿身的端部设置有至少两个副齿，相邻两个副齿之间具有凹槽；

永磁体，设置于所述凹槽内。

2.根据权利要求1所述的定子组件，其特征在于，所述永磁体包括：

第一永磁体，设置于所述凹槽内；

第二永磁体，设置于所述凹槽内，沿所述定子组件的轴向方向，所述第二永磁体位于所述第一永磁体的侧部；

所述第一永磁体的充磁方向与所述第二永磁体的充磁方向相反。

3.根据权利要求2所述的定子组件，其特征在于，还包括：

隔磁块，设置于所述第一永磁体和所述第二永磁体之间。

4.根据权利要求1所述的定子组件，其特征在于，

所述定子主齿的数量为多个，多个所述定子主齿沿所述定子轭部的周向分布；

所述永磁体的数量满足：Par＝(a-1)×x；

其中，Par为永磁体的数量，a为每个所述齿靴上所述副齿的数量，x为所述定子主齿的数量。

5.根据权利要求1所述的定子组件，其特征在于，

相邻两个所述齿身之间具有绕线槽，相邻两个所述齿靴之间具有槽口，所述槽口与所述绕线槽相连通；

在所述定子组件的圆周方向上，所述凹槽的尺寸与所述槽口的尺寸不等。

6.根据权利要求5所述的定子组件，其特征在于，

所述至少两个副齿包括第一副齿和第二副齿；

在所述定子组件的圆周方向上，所述第一副齿和所述第二副齿位于所述齿靴相对的两端。

7.根据权利要求6所述的定子组件，其特征在于，

在所述定子组件的圆周方向上，所述第一副齿和所述第二副齿的尺寸不等。

8.根据权利要求6所述的定子组件，其特征在于，

在所述定子组件的径向方向上，相邻两个所述副齿的中心线之间形成有夹角β，且满足1≤β/(2π/(b×x))＜1.4，其中，b表示所述定子主齿的数量，x表示每一个所述定子主齿上所述副齿的数量。

9.根据权利要求6所述的定子组件，其特征在于，

所述定子主齿的齿身平分线，到所述凹槽的两侧壁的距离相等或不等。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的定子组件，其特征在于，

所述齿靴与所述齿身可拆卸式连接；和/或

所述齿身与所述定子轭部可拆卸式连接。

11.根据权利要求1至9中任一项所述的定子组件，其特征在于，

在所述定子组件的径向上，所述永磁体的高度小于所述凹槽的高度。

12.根据权利要求1至9中任一项所述的定子组件，其特征在于，

所述永磁体的形状为多边形或弧形。

13.根据权利要求1至9中任一项所述的定子组件，其特征在于，还包括：

绕组，设置于所述定子主齿上。

14.一种电机，其特征在于，包括：

转子组件；

如权利要求1至13中任一项所述的定子组件。

15.根据权利要求14所述的电机，其特征在于，所述转子组件包括：

转子铁芯，所述转子铁芯包括转子轭部和多个凸极，多个所述凸极设置于所述转子轭部，相邻所述凸极之间形成安装槽；

转子永磁体，设置于所述安装槽内。

16.根据权利要求14所述的电机，其特征在于，

所述定子组件的极对数为Pa，所述永磁体的极对数为P1，所述定子主齿的数量为x，每个所述定子主齿上的副齿的数量为a，所述转子组件的极对数为Pr，

其中，Pa＝∣a×x±Pr∣或Pa＝∣Pr±P1∣。

17.一种电器设备，其特征在于，包括：

如权利要求14至16中任一项所述的电机。

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