CN114629302A - 电机及具有其的伺服控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电机及具有其的伺服控制系统。该电机包括：编码器，所述编码器包括：编码器定子和编码器转子，所述编码器转子相对于所述编码器定子可转动；端盖，所述端盖具有转子腔，所述编码器转子至少部分地位于所述转子腔内。根据本发明的电机，通过在端盖内设置用于安装编码器转子的转子腔，可以显著缩短编码器所在位置的长度，从而缩短电机的总长度。

Description

电机及具有其的伺服控制系统

技术领域

本发明涉及电机技术领域，具体而言，涉及一种电机及具有其的伺服控制系统。

背景技术

编码器通常设置在电机内部，用于测量电机转子的角位移。传统的编码器通过螺钉紧固在端盖上，并且端盖上设置有给编码器定位的凸台，之后再使用后盖罩着编码器的安装结构，起到机械保护与IP防护的目的。编码器安装定位靠凸台定位和螺钉紧固，后盖只起保护作用。并且对于电机整体而言，整个编码器结构部分尺寸很长，无法满足紧凑的要求，使得电机在应用市场上竞争力较低。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。为此，本发明提出一种电机，能够使得电机的长度显著缩短。

本发明还提出了一种具有上述电机的伺服控制系统。

根据本发明实施例的电机包括：编码器，所述编码器包括：编码器定子和编码器转子，所述编码器转子相对于所述编码器定子可转动；端盖，所述端盖具有转子腔，所述编码器转子至少部分地位于所述转子腔内。

根据本发明实施例的电机，通过在端盖内设置用于安装编码器转子的转子腔，可以显著缩短编码器所在位置的长度，从而缩短电机的总长度。

根据本发明的一些实施例，所述电机还包括：电机壳体、电机转子和电机定子，所述电机转子穿设所述端盖且与所述编码器转子固定相连，所述电机定子与所述电机壳体固定。

具体地，所述端盖包括：端盖本体、端盖第一凸起、端盖第二凸起，所述端盖第一凸起设置在所述端盖本体的第一端，所述转子腔设于所述端盖第一凸起内侧并深入所述端盖本体内，所述端盖第二凸起设置在所述端盖本体的第二端，所述端盖第二凸起伸入所述电机定子所围中心区域内。

进一步地，所述端盖第二凸起伸入所述电机定子所围中心区域内的长度不小于所述端盖第二凸起自身长度的一半。

可选地，所述电机定子的朝向所述端盖的一端设置有用于将所述电机定子与所述电机壳体固定的灌封胶，所述端盖第二凸起伸入所述灌封胶所围中心区域内。

根据本发明的一些实施例，所述端盖第二凸起处设置有向所述端盖本体内延伸的轴承腔，所述轴承腔内设置有轴承，所述轴承的内圈与所述电机转子相对固定，所述轴承的外圈与所述轴承腔的腔壁相对固定，且所述轴承的内圈与外圈可相对转动。

进一步地，所述轴承腔与所述转子腔之间为止挡定位壁，所述止挡定位壁上开设有供所述电机转子与所述编码器转子相连接的安装通孔。

根据本发明的一些实施例，所述电机还包括：后盖，所述后盖适于与所述端盖固定相连，且所述后盖与所述端盖之间形成容置腔，所述后盖具有限位结构，所述编码器定子通过所述限位结构固定在所述容置腔内。

具体地，所述编码器定子具有定子凸缘，所述限位结构包括：位于所述容置腔内的后盖轴向定位面和后盖径向定位面，所述后盖轴向定位面适于与所述定子凸缘的背离所述端盖的端面至少部分地贴合，所述后盖径向定位面适于与所述定子凸缘的外周面至少部分地贴合，所述后盖径向定位面还适于与所述端盖第一凸起的外周面至少部分地贴合，所述定子凸缘与所述端盖第一凸起的端面至少部分地贴合。

进一步地，所述端盖第一凸起的外周面上开设有第一密封槽，所述第一密封槽内设置有第一密封圈，所述第一密封圈适于与所述后盖径向定位面、所述端盖第一凸起均贴合。

根据本发明的一些实施例，所述后盖径向定位面包括：定子定位段和端盖定位段，所述端盖定位段至少部分地构造为由弹性材质制成的弹性定位段。

根据本发明的一些实施例，所述端盖第二凸起与所述端盖本体之间设置有端盖第三凸起，所述端盖第三凸起的外径大于所述端盖第二凸起的外径，且所述端盖第三凸起的外周面上开设有第二密封槽，所述第二密封槽内设置有第二密封圈，所述第二密封圈适于与所述电机壳体的内周面、所述端盖第三凸起均贴合。

根据本发明另一方面实施例的伺服控制系统，包括上述的电机。

所述伺服控制系统与上述的电机相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是电机的剖面装配示意图；

图2是图1中A处的局部放大示意图；

图3是电机的剖面分解示意图；

图4是电机的分解示意图；

图5是编码器的立体示意图；

图6是编码器的剖视图；

图7是后盖的第一视角立体示意图；

图8是后盖的第二视角立体示意图；

图9是后盖的剖视图；

图10是端盖的立体示意图；

图11是第一实施例端盖的剖视图；

图12是另一个实施例的电机的剖面装配示意图；

图13是图12中B处的局部放大示意图；

图14是第二实施例端盖的剖视图；

图15是第三实施例端盖的剖视图；

图16是第四实施例端盖的剖视图。

附图标记：

电机10、编码器1、编码器定子11、定子凸缘111、定子本体112、编码器转子12、转子螺钉121、端盖2、端盖第一凸起21、端盖本体22、插接孔221、安装通孔23、端盖第二凸起24、转子腔25、轴承腔26、止挡定位壁27、端盖第三凸起28、后盖3、限位结构31、后盖轴向定位面311、后盖径向定位面312、后盖顶板32、后盖侧围板33、顶板孔34、凹陷部35、出线孔36、弹性定位段37、容置腔4、第一密封槽5、第二密封槽51、第一密封圈6、第二密封圈61、紧固螺钉7、螺纹段71、螺钉头72、转接螺钉8、电机转子9、电机定子91、电机壳体92、灌封胶93。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述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元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“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。

此外，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。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或可以互相通讯；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或两个元件的相互作用关系。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。

下面结合图1-图16详细描述根据本发明实施例的电机10。

参照图1-图4、图12-图13所示，根据本发明实施例的电机10可以包括：编码器1和端盖2。其中，结合图5-图6所示，编码器1包括：编码器定子11和编码器转子12，编码器转子12相对于编码器定子11可转动，端盖2具有转子腔25，编码器转子12至少部分地位于转子腔25内。

在轴向上，编码器定子11和编码器转子12可以分离开布置，编码器转子12完全位于转子腔25内，如图1-图2、图12-图13所示。

在另一些未示出的实施例中，也可以是编码器转子12的一部分地位于编码器定子11内部，编码器转子12的另一部分位于转子腔25内。

根据本发明实施例的电机10，通过在端盖2内设置用于安装编码器转子12的转子腔25，可以显著缩短编码器1和端盖2的总长度，从而缩短编码器1所在位置的长度，进而缩短电机10的总长度。

参照图1-图4、图12-图13所示，电机10还包括：电机壳体92、电机转子9和电机定子91，电机转子9穿设端盖2，且电机转子9与编码器转子12固定相连，在一些实施例中，编码器转子12上可以开设通孔，电机转子9上可开设有螺纹连接孔，转子螺钉121穿设通孔后与电机转子9上的螺纹连接孔螺接，由此实现编码器转子12与电机转子9的固定连接。这样，当电机转子9转动时，编码器转子12与电机转子9同步转动，编码器转子12相对于编码器定子11发生相对运动，可以通过检测编码器转子12的转动参数知晓电机转子9的转动参数，转动参数可以是角位移、转速等。

电机定子91适于与电机壳体92固定，参照图1-图3、图12-图13所示，电机定子91的朝向端盖2的一端设置有用于将电机定子91与电机壳体92固定的灌封胶93，灌封胶93可以对电机定子91与电机壳体92的固定效果起到进一步加强作用，也就是说，电机定子91与电机壳体92之间除了使用灌封胶93固定，还可以使用其他固定方式实现固定，或者使用灌封胶93与其他方式配合使用的方式实现固定。并且灌封胶93常采用树脂材质，还可以提高电机10的散热性能。

参照图7-图9所示，端盖2可以包括：端盖本体22、端盖第一凸起21、端盖第二凸起24，端盖第一凸起21设置在端盖本体22的第一端，且端盖第一凸起21凸出于端盖本体22的第一端表面，转子腔25设于端盖第一凸起21内侧并深入端盖本体22内，端盖第二凸起24设置在端盖本体22的第二端，且端盖第二凸起24凸出于端盖本体22的第二端表面。参照图1-图3、图12-图13所示，端盖第二凸起24伸入电机定子91所围中心区域内。换言之，电机定子91所围中心区域为环形空间，端盖第二凸起24伸入该环形空间内，由此可以缩短端盖2与电机定子91之间的距离，从而进一步缩短电机10的轴向长度，使得电机10的内部结构更加紧凑。

进一步地，端盖第二凸起24伸入电机定子91所围中心区域内的长度不小于端盖第二凸起24自身长度的一半。由此可以保证端盖第二凸起24尽可能多地伸入电机定子91所围中心区域内，从而显著缩短电机10长度。

参照图1-图3、图12-图13所示，灌封胶93设置在电机定子91的朝向端盖2的一端，端盖第二凸起24伸入灌封胶93所围中心区域内。

参照图1-图3、图7-图9、图12-图13所示，端盖第二凸起24处设置有向端盖本体22内延伸的轴承腔26，轴承腔26内设置有轴承94，轴承94的内圈与电机转子9相对固定，轴承94的外圈与轴承腔26的腔壁相对固定，且轴承94的内圈与外圈可相对转动。这样，当电机转子9与编码器转子12同步转动时，轴承94的内圈可以跟随电机转子9同步转动，而轴承94的外圈固定不动，这样，轴承94可对电机转子9起到支撑转动的作用，从而使得电机转子9的转动更加平稳。

进一步地，参照图7-图9所示，轴承腔26与转子腔25之间为止挡定位壁27，止挡定位壁27上开设有供电机转子9与编码器转子12相连接的安装通孔23。结合图1-图3、图12-图13所示，电机转子9适于穿设安装通孔23，以便于转子螺钉121固定连接，由此实现电机转子9与编码器转子12的固定连接。

参照图1-图4、图12-图13所示，电机10还可以包括：后盖3，后盖3适于与端盖2固定相连，且参照图1、图12所示，后盖3与端盖2之间形成容置腔4，参照图1-图2、图10-图16所示，后盖3具有限位结构31，编码器定子11通过限位结构31固定在容置腔4内，由此实现编码器1在电机10内的安装固定。后盖3可以对容置腔4内的编码器1及线束起到良好的机械防护作用。

仅使后盖3与端盖2固定，而编码器1与端盖2之间不再设置固定结构，这样可以省略编码器1与端盖2之间的紧固件，从而减轻电机10重量，节省电机10的制造成本。

根据本发明实施例的电机10，利用后盖3自身的限位结构31将编码器定子11定位在端盖2上，由此可以取消编码器定子11与端盖2之间的螺钉紧固件，有利于节省成本，同时，端盖2上不必设置专门的定位结构来定位编码器定子11，由此有利于进一步减小电机10的轴向长度，并且端盖2的结构得以简化，有利于节省端盖2的制造成本。此外，后盖3不止起到机械保护和IP防护作用，还可起到对编码器定子11进行定位的作用。

参照图1-图2、图5-图6、图10-图16所示，编码器定子11具有定子凸缘111，限位结构31包括：位于容置腔4内的后盖轴向定位面311和后盖径向定位面312，后盖轴向定位面311和后盖径向定位面312相互垂直，后盖轴向定位面311适于与定子凸缘111的背离端盖2的端面至少部分地贴合，后盖径向定位面312适于与定子凸缘111的外周面至少部分地贴合，定子凸缘111与端盖第一凸起21的端面至少部分地贴合。后盖轴向定位面311将编码器定子11压紧在端盖2上，以限制编码器定子11的轴向位置，后盖径向定位面312可以限制编码器定子11的径向位置，由此实现编码器定子11在容置腔4内的定位。

参照图6所示，定子凸缘111具有定子第一轴向定位面1111、定子径向定位面1112、定子第二轴向定位面1113，定子第一轴向定位面1111与定子径向定位面1112垂直，定子第一轴向定位面1111与定子第二轴向定位面1113平行。后盖轴向定位面311适于与定子第一轴向定位面1111贴合，后盖径向定位面312适于与定子径向定位面1112贴合。端盖2适于与定子第二轴向定位面1113贴合，具体而言，是定子凸缘111的定子第二轴向定位面1113与端盖第一凸起21的端盖轴向定位面211贴合设置，由此保证编码器定子11的轴向位置可靠。

优选地，后盖径向定位面312、定子径向定位面1112均构造为圆周面，由此后盖径向定位面312可以对定子径向定位面1112的整圈进行径向定位，保证定位更加可靠。

参照图1-图2、图12-图13所示，定子凸缘111与端盖第一凸起21的外径相等，这样，后盖径向定位面312可以具有相同的直径，有利于简化后盖3的结构及加工工序。

参照图5-图6所示，编码器定子11还包括：定子本体112，定子本体112的外径小于定子凸缘111的外径，这样，在定子凸缘111与后盖径向定位面312贴合时，定子本体112与后盖径向定位面312分离开，由此，不必将编码器定子11的整个外周面设置成与后盖径向定位面312贴合，仅定子凸缘111与后盖径向定位面312贴合即可，这样可以仅保证定子凸缘111的制造精度较高，而定子本体112的制造精度可以适当降低，由此有利于节省编码器定子11的制造成本。

后盖径向定位面312还适于与端盖第一凸起21的外周面至少部分地贴合，由此可以限制后盖3与端盖2的相对径向位置。

端盖第一凸起21具有端盖轴向定位面211、端盖第一径向定位面212，定子第二轴向定位面1113适于与端盖轴向定位面211贴合，由此，端盖2可限制编码器定子11的轴向位置，后盖径向定位面312适于与端盖第一径向定位面212贴合，由此，端盖2可限制后盖3的径向位置。

进一步地，端盖第一凸起21的外周面上开设有第一密封槽5，第一密封槽5内设置有第一密封圈6，第一密封圈6适于与后盖径向定位面312、端盖第一凸起21均贴合，由此有利于保证后盖3和端盖2之间的密封性能，使后盖3起到良好的IP防护作用。

后盖3与端盖本体22通过紧固件相连接，由此实现后盖3与端盖2的固定连接。具体地，参照图3-图4所示，紧固件可以包括：紧固螺钉7以及固定设置在端盖本体22上的转接螺钉8，紧固螺钉7适于穿设后盖3并与转接螺钉8螺接。参照图7-图8所示，端盖本体22上开设有用于插接转接螺钉8的插接孔221，转接螺钉8的至少一部分适于插接固定在插接孔221内，由此实现转接螺钉8在端盖本体22上的固定。

具体地，参照图10-图11、图14-图16所示，后盖3可以包括：后盖顶板32和后盖侧围板33，后盖侧围板33与后盖顶板32固定，限位结构31设置在后盖侧围板33上，后盖顶板32与端盖2分离开，且后盖顶板32与后盖侧围板33的连接处上开设有供紧固螺钉7和转接螺钉8穿设的顶板孔34，顶板孔34贯穿后盖侧围板33。转接螺钉8穿设在顶板孔34中，紧固螺钉7穿设顶板孔34且与顶板孔34中的转接螺钉8螺接，由此可以充分利用后盖3的高度尺寸完成后盖3与端盖2的固定，从而有利于减小电机10的轴向尺寸。

参照图3-图4所示，紧固螺钉7包括：螺纹段71和螺钉头72，后盖顶板32上设置有凹陷部35，顶板孔34开设在凹陷部35位置，这样，由于螺钉头72留在顶板孔34外，因此，凹陷部35可以容纳螺钉头72，从而进一步减小电机10的轴向尺寸。

参照图1、图4、图10-图12、图14-图16所示，后盖3上设置有出线孔36，编码器1的线束等可以穿设出线孔36。

在具体实施例中，后盖径向定位面312包括：定子定位段和端盖定位段，定子定位段用于对编码器定子11进行径向定位，端盖定位段用于对端盖第一凸起21进行径向定位，参照图12-图16所示，端盖定位段至少部分地构造为由弹性材质制成的弹性定位段37，由此减小后盖径向定位面312对端盖第一凸起21上的第一密封圈6的损伤。

具体而言，后盖2在安装过程中容易刮伤第一密封圈6，为此改进了后盖2，增加了弹性定位段37，弹性定位段37可以保证在安装过程中后盖2的后盖径向定位面312锐角不刮伤第一密封圈6，便于安装质量较高，并且安装完成后，弹性定位段37可与第一密封圈6正对，且弹性定位段37可弹性变形，由此有利于进一步提升后盖3与端盖2连接处的密封效果。

可选地，弹性定位段37可以是软胶结构。

弹性定位段37的结构可具有图14-图16所示的多种形式。如图14所示，弹性定位段37可构造为楔形；如图15所示，弹性定位段37可构造为“L”字形；如图16所示，弹性定位段37可构造为“I”字形。

参照图7-图9所示，端盖第二凸起24与端盖本体22之间设置有端盖第三凸起28，端盖第三凸起28的外径大于端盖第二凸起24的外径，且参照图1-图2、图12-图13所示，端盖第三凸起28的外周面上开设有第二密封槽51，第二密封槽51内设置有第二密封圈61，第二密封圈61适于与电机壳体92的内周面、端盖第三凸起28均贴合，由此实现端盖2与电机壳体92之间的密封。

进一步地，参照图1-图2、图9、图12-图13所示，端盖第三凸起28具有端盖第二径向定位面218，端盖第二径向定位面218适于与电机壳体92的内周面贴合，由此使得端盖2与电机壳体92的相对径向位置准确。此外，端盖本体22可对电机壳体92起到轴向限位作用，从而使得端盖2与电机壳体92的相对轴向位置准确。

可选地，编码器1可以是磁性编码器或光电编码器。

根据本发明实施例的电机10，在端盖2内设置用于安装编码器转子12的转子腔25，并且端盖2上不再设置专门用于定位编码器定子11的定位结构，由此有利于缩短电机10的轴向长度，长度可缩短6-15mm，从而使电机10在长度尺寸上一举达到日系标杆产品的同等尺寸规格；减少了端盖2与编码器1之间的螺钉，例如减少了2-6个螺钉的使用，并减少了端盖2与编码器1上的螺纹孔数量，降低了零件的制造成本；使用后盖3对编码器1进行定位，降低了电机10组装过程耗费的工时，进一步降低了制造成本；通过设置弹性定位段37，可减小对第一密封圈6的刮伤，提升第一密封圈6的使用寿命，同时有利于进一步提升后盖3与端盖2连接处的密封效果。

本发明的电机10可以是伺服电机，该电机10可以应用于多种使用伺服电机的机器上。

根据本发明另一方面实施例的伺服控制系统，包括上述实施例的电机10。伺服控制系统可以是：六轴或四轴的机器人系统(如Delta、Scara机器人)和需要控制物体位移位置精度的自动控制生产系统(多为满足特定需求而定制化的产品，如纺织生产线、自动包装生产线、分拣系统、自动焊接系统和医疗机械系统等等)。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者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必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、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。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种电机(10)，其特征在于，包括：

编码器(1)，所述编码器(1)包括：编码器定子(11)和编码器转子(12)，所述编码器转子(12)相对于所述编码器定子(11)可转动；

端盖(2)，所述端盖(2)具有转子腔(25)，所述编码器转子(12)至少部分地位于所述转子腔(25)内，

其中，所述电机(10)还包括：电机壳体(92)、电机转子(9)和电机定子(91)，所述电机转子(9)与所述编码器转子(12)固定相连，所述电机定子(91)与所述电机壳体(92)固定，所述端盖(2)包括端盖本体(22)和端盖第一凸起(21)，所述端盖第一凸起(21)设置在所述端盖本体(22)的第一端，所述转子腔(25)设于所述端盖第一凸起(21)内侧并深入所述端盖本体(22)内。

2.根据权利要求1所述的电机(10)，其特征在于，所述电机转子(9)穿设所述端盖(2)。

3.根据权利要求1所述的电机(10)，其特征在于，所述电机定子(91)的朝向所述端盖(2)的一端设置有用于将所述电机定子(91)与所述电机壳体(92)固定的灌封胶(93)。

4.根据权利要求1所述的电机(10)，其特征在于，所述电机(10)还包括：后盖(3)，所述后盖(3)适于与所述端盖(2)固定相连，且所述后盖(3)与所述端盖(2)之间形成容置腔(4)，所述编码器定子(11)固定在所述容置腔(4)内。

5.根据权利要求4所述的电机(10)，其特征在于，所述后盖(3)具有限位结构(31)，所述编码器定子(11)通过所述限位结构(31)固定在所述容置腔(4)内。

6.根据权利要求5所述的电机(10)，其特征在于，所述编码器定子(11)具有定子凸缘(111)，所述限位结构(31)包括：位于所述容置腔(4)内的后盖轴向定位面(311)和后盖径向定位面(312)，所述后盖轴向定位面(311)适于与所述定子凸缘(111)的背离所述端盖(2)的端面至少部分地贴合，所述后盖径向定位面(312)适于与所述定子凸缘(111)的外周面至少部分地贴合，所述后盖径向定位面(312)还适于与所述端盖第一凸起(21)的外周面至少部分地贴合，所述定子凸缘(111)与所述端盖第一凸起(21)的端面至少部分地贴合。

7.根据权利要求6所述的电机(10)，其特征在于，所述端盖第一凸起(21)的外周面上开设有第一密封槽(5)，所述第一密封槽(5)内设置有第一密封圈(6)，所述第一密封圈(6)适于与所述后盖径向定位面(312)、所述端盖第一凸起(21)均贴合。

8.根据权利要求6或7所述的电机(10)，其特征在于，所述后盖径向定位面(312)包括：定子定位段和端盖定位段，所述端盖定位段至少部分地构造为由弹性材质制成的弹性定位段(37)。

9.一种伺服控制系统，其特征在于，包括权利要求1-8中任一项所述的电机(10)。

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