CN115383492B - 一种模块化电永磁模板 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及装夹技术领域，特别是涉及一种模块化电永磁模板。包括模块外壳和嵌设于模块外壳内的电永磁模块；电永磁模块包括同轴依次连接的钢芯、可逆磁体及压板，其中可逆磁体的外侧套设有线圈，线圈受限于压板和钢芯之间；钢芯的外侧沿周向设有多个瓦片状的不可逆永磁体，钢芯的端部套设有测量线圈；电永磁模块与模块外壳之间的缝隙内浇注环氧树脂。本发明实现标准化、产品化和模块化，提高装配便利性，方便安装面的加工，提高安装面的装配精度，提高磁力吸附能力。
Description
技术领域
本发明涉及装夹技术领域，特别是涉及一种模块化电永磁模板。
背景技术
近年来装夹设备广泛的应用于机械制造行业，经常被用作金属切削加工的加工夹具使用。近年来，磁力模板在国内被越来越多的企业所应用。磁力模板中设置有可逆磁体，该可逆磁体的磁极可以通过外部电路控制其进行转化，从而切换工作状态与非工作状态。在非工作状态时，可逆磁体所产生的磁场与磁力模板中的永磁体所产生的磁场会在其内部达到平衡，此时不会对外部显现磁场；在工作状态时，可逆磁体所产生的磁场会与永磁体产生的磁场相互叠加，共同对外显现磁场，以吸取材料。
在现有的技术中，请参照图1和图2所示，图1为现有技术中的一种磁力模板的结构示意图，该现有磁力模板包括外壳体16、永磁体17、可逆磁体18、压板19、螺丝20、线圈21及线圈固定装置22，永磁体17与外壳体16之间的外安装面1601、内安装面1602、下安装面1603及外壳体16底部的漏磁环槽1604均难以加工，加工经济性差，无法通过磨削获得高的公差等级和较高表面粗糙度，导致穿过配合面的磁通量无法进一步提升。下安装面1603和漏磁环槽1604之间的厚度，经过电磁分析及实践优选0.8mm，存在漏磁，漏磁的磁路23参见图2所示。在压板19与外壳体16之间通常是通过镶嵌铜环及密封圈的方式进行密封，但是使用铜环进行密封，通常密封效果不好，使线圈21、永磁体17和可逆磁体18容易氧化、老化、振动失效。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种模块化电永磁模板，以解决现有磁力模板加工经济性差，存在漏磁及密封效果不好的问题。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明一实施例提供一种模块化电永磁模板，包括模块外壳和嵌设于模块外壳内的电永磁模块；
电永磁模块包括同轴依次连接的钢芯、可逆磁体及压板，其中可逆磁体的外侧套设有线圈，线圈受限于压板和钢芯之间；钢芯的外侧沿周向设有多个瓦片状的不可逆永磁体，钢芯的端部套设有测量线圈；
电永磁模块与模块外壳之间的缝隙内浇注环氧树脂。
在一种可能实现的方式中，所述钢芯、可逆磁体及压板通过螺丝连接为一体；所述钢芯的下端设有下部环状止口，所述不可逆永磁体位于所述线圈和所述钢芯的下部环状止口之间。
在一种可能实现的方式中，所述模块外壳为圆柱筒体结构，所述模块外壳的内壁下部设有上环状止口和下环状止口，上环状止口和下环状止口之间的区域形成环形限位槽，多个所述不可逆永磁体沿周向依次嵌设于环形限位槽内；
所述模块外壳的上端部设有径向过线槽，所述测量线圈的测量线圈电缆和所述线圈的线圈电缆均由径向过线槽引出。
在一种可能实现的方式中，所述上环状止口和所述下环状止口均为封闭环，所述上环状止口上设有在高度方向上与所述径向过线槽相对应的轴向过线槽；
容置于所述环形限位槽内的相邻两个所述不可逆永磁体之间留有间隙。
在一种可能实现的方式中，所述下环状止口为封闭环，所述上环状止口为带有安装豁口的不完全环，安装豁口的圆心角大于所述不可逆永磁体的圆心角；
容置于所述环形限位槽内的相邻两个所述不可逆永磁体之间相互抵接。
在一种可能实现的方式中，所述模块外壳的内壁上沿轴向设有位于所述径向过线槽和所述下环状止口之间的导向槽，导向槽经过所述上环状止口的安装豁口。
在一种可能实现的方式中，所述模块外壳的外表面包括依次设置的上外表面、过渡外锥面及下外表面，其中上外表面的直径大于下外表面的直径。
在一种可能实现的方式中，所述的模块化电永磁模板，还包括外壳体和模具背板，其中外壳体上设有至少一个容纳所述电永磁模块的贯穿腔，模具背板设置于外壳体的背部，模具背板用于将所述电永磁模块密封在贯穿腔内。
在一种可能实现的方式中，所述外壳体的贯穿腔内表面包括依次设置的上环面、过渡内锥面和下环面，其中上环面的内径大于下环面的内径；所述外壳体的上端设有电缆沟；
所述模块外壳的下外表面与下环面过渡配合；所述模块外壳的过渡外锥面与过渡内锥面贴合；所述模块外壳的上外表面与上环面间隙配合，且通过密封胶密封间隙。
本发明的另一实施例提供一种模块化电永磁模板，包括模板体、模具背板和电永磁模块，其中模板体上设有至少一个贯穿腔，电永磁模块嵌设于贯穿腔内，电永磁模块与贯穿腔之间的缝隙内浇注环氧树脂；
电永磁模块包括同轴依次连接的钢芯、可逆磁体及压板，其中可逆磁体的外侧套设有线圈，线圈受限于压板和钢芯之间；钢芯的外侧沿周向设有多个瓦片状的不可逆永磁体，钢芯的端部套设有测量线圈。
本发明的优点及有益效果是：本发明提供的一种模块化电永磁模板，将电永磁模块与模块外壳通过环氧树脂浇注为一体，实现标准化、产品化和模块化，提高装配便利性，可以量产电永磁模块后，测试、封装、包装入库，提高产品的响应周期。
本发明将不可逆永磁体安装在钢芯和模块外壳之间的方式，采用分体式安装，方便安装面的加工，提高安装面的装配精度，进而提高磁力吸附能力。
本发明通过环氧树脂隔断不可逆永磁体下安装面的磁路，避免因发生漏磁造成的磁力损失现象；同时通过环氧树脂进行密封，密封效果好，防止线圈、不可逆永磁体、可逆磁体及测量线圈的氧化、老化、振动失效。
本发明通过测量线圈实时监测工作状态时磁场的磁通量饱和度，从而判断用于控制可逆磁体磁极变化的线圈的工作状态。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为现有技术磁路模板的结构示意图；
图2为图1中C处局部放大图；
图3为本发明一实施例中一种模块化电永磁模板的结构示意图；
图4为图3中A处局部放大图；
图5为图3中B处局部放大图；
图6为本发明一实施例中一种模块化电永磁模板的爆炸视图；
图7为本发明一实施例中外壳体的结构示意图；
图8为本发明一实施例中不可逆磁钢装入模块外壳前的状态示意图；
图9为本发明一实施例中不可逆磁钢装入模块外壳后的状态示意图；
图10为本发明另一实施例中不可逆磁钢装入模块外壳前的状态示意图；
图11为本发明另一实施例中不可逆磁钢装入模块外壳前的俯视图；
图12为本发明另一实施例中不可逆磁钢装入模块外壳后的俯视图；
图13为本发明一实施例中模块外壳的结构示意图；
图14为本发明一种模块化电永磁模板的退磁卸料状态示意图；
图15为本发明一种模块化电永磁模板的充磁吸料状态示意图；
图16为本发明又一实施例中一种模块化电永磁模板的结构示意图；
图中：1为不可逆永磁体，2为模块外壳，201为径向过线槽，202为轴向过线槽，203为上环状止口，204为下环状止口，205为上外表面，206为过渡外锥面，207为下外表面，208为导向槽，3为钢芯，301为中部螺纹盲孔，302为下部环状止口，4为测量线圈，401为测量线圈电缆，5为可逆磁体，501为中部贯穿孔，6为线圈，601为线圈电缆，7为压板，701为异型孔，8为螺丝，9为外壳体，901为电缆沟，902为上环面，903为过渡内锥面，904为下环面，10为环氧树脂，11为工件，12为模具背板，1001为下内凹边界，1002为上内凹边界，26为模板体。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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”的含义是两个或两个以上，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，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明一实施例提供一种模块化电永磁模板，密封性好，无漏磁，生产成本低。参见图3至图6所示，该模块化电永磁模板，包括模块外壳2和嵌设于模块外壳2内的电永磁模块，电永磁模块与模块外壳2之间的缝隙内浇注环氧树脂10，通过注环氧树脂10将电永磁模块与模块外壳2浇注为一体式结构；电永磁模块包括同轴依次连接的钢芯3、可逆磁体5及压板7，其中可逆磁体5的外侧套设有线圈6，线圈6受限于压板7和钢芯3之间，线圈6通过产生外部电磁场来控制可逆磁体5的磁极变化；钢芯3的外侧沿周向设有多个瓦片状的不可逆永磁体1，钢芯3的端部套设有测量线圈4，测量线圈4通过测量工作状态时磁场的磁通量来监测线圈6的工作状态。
参见图3、图6所示，本发明的实施例中，钢芯3、可逆磁体5及压板7通过螺丝8连接为一体，通过螺丝8自上而下的连接方式，使整体结构更加紧凑。其中钢芯3为饼状回转体，钢芯3的中心设有中部螺纹盲孔301，钢芯3的下端设有下部环状止口302，不可逆永磁体1位于线圈6和钢芯3的下部环状止口302之间，钢芯3的外回转面与多个不可逆永磁体1的内壁贴合。
参见图7所示，本发明的实施例中，模块外壳2为圆柱筒体结构，模块外壳2的内壁下部设有上环状止口203和下环状止口204，上环状止口203位于模块外壳2靠近中间的位置，上环状止口203和下环状止口204之间的区域形成环形限位槽，多个不可逆永磁体1沿周向依次嵌设于环形限位槽内，通过上环状止口203和下环状止口204限制不可逆永磁体1轴向窜动。
进一步地，模块外壳2的上端部设有径向过线槽201，测量线圈4的测量线圈电缆401和线圈6的线圈电缆601均由径向过线槽201引出至模块外壳2的外侧。
进一步地，模块外壳2的外表面包括依次设置的上外表面205、过渡外锥面206及下外表面207，其中上外表面205的直径大于下外表面207的直径。
参见图7至图8所示，本发明的一实施例中，上环状止口203和下环状止口204均为封闭环，上环状止口203上设有在高度方向上与径向过线槽201相对应的轴向过线槽202，测量线圈电缆401穿过轴向过线槽202；容置于环形限位槽内的相邻两个不可逆永磁体1之间留有间隙，参见图9所示。本实施例中，环形限位槽内容置三个不可逆永磁体1，不可逆永磁体1的外形为瓦片状，是圆环体的一个等分块，其等分角度(圆心角)b＝110°，也就是说，每个不可逆永磁体1的圆心角b要小于120°，这样才能方便将三个不可逆永磁体1安装到环形限位槽内。优选地，不可逆永磁体1为钕铁硼。三个不可逆永磁体1的具体安装过程是：模块外壳2固定，每片不可逆永磁体1轴向运动至环形限位槽的位置处，然后径向运动至环形限位槽内，顺序装入所有不可逆永磁体1，三个不可逆永磁体1等间距设置，上环状止口203和下环状止口204限制不可逆永磁体1轴向窜动。测量线圈4位于三个不可逆永磁体1的下方，测量线圈电缆401穿过两个不可逆永磁体1之间的间隙和轴向过线槽202，再从径向过线槽201穿出，该结构适合手工装配。
参见图10至图12所示，本发明的另一实施例中，下环状止口204为封闭环，上环状止口203为带有安装豁口的不完全环，安装豁口的圆心角a大于不可逆永磁体1的圆心角b，以方便不可逆永磁体1顺利通过安装豁口，进行安装；容置于环形限位槽内的相邻两个不可逆永磁体1之间相互抵接。本实施例中，不可逆永磁体1为三个，且各不可逆永磁体1的圆心角b＝120°，安装豁口的圆心角a＝130°。
进一步地，模块外壳2的内壁上沿轴向设有位于径向过线槽201和下环状止口204之间的导向槽208，导向槽208经过上环状止口203的安装豁口，测量线圈电缆401容置于导向槽208内。
本实施例中，三个不可逆永磁体1的具体安装过程是：
模块外壳2固定；
第一片不可逆永磁体1经过上环状止口203的安装豁口轴向运动至环形限位槽内，且将第一片不可逆永磁体1沿环形限位槽周向旋转-120°；
第二片不可逆永磁体1经过上环状止口203的安装豁口轴向运动至环形限位槽内，且沿环形限位槽旋转+120°；
第三片不可逆永磁体1经过上环状止口203的安装豁口轴向运动至环形限位槽内，此时三片不可逆永磁体1依次首尾抵接，然后将三片不可逆永磁体1同时沿周向旋转60°，使第三和第一片不可逆永磁体1的抵接端位于安装豁口处，从而达到上环状止口203和下环状止口204将三片不可逆永磁体1均限定在环形限位槽内，防止轴向窜动，参见图12所示。
上述安装过程适合工装夹具的自动装配，因三片不可逆永磁体1顺次接触，环向缝隙贴近为零间隙，使在相同的环状地带获得多的永磁体积比率，进而提高电磁性能。
本发明的实施例中，可逆磁体5为饼状回转体，其材质优选铝镍钴。可逆磁体5的中心设有中部贯穿孔501，螺丝8贯穿中部贯穿孔501，压板7压在线圈6和可逆磁体5的上面。压板7中部含有异型孔701，本实施例优选锥形沉头孔。本实施例中，螺丝8优选GB╱T70.3-2008，内六角沉头螺钉M6×50。线圈6的下面定位压住钢芯3与多个不可逆永磁体1。电永磁模块与模块外壳2之间的缝隙内浇注环氧树脂10，防止内部线圈6、不可逆永磁体1、测量线圈4等的氧化和老化，且便于线圈6的散热、防水和防漏电。浇筑环氧树脂10的上边界为模块外壳2和压板7之间的上内凹边界1002，下边界为模块外壳2和钢芯3之间的下内凹边界1001。将电永磁模块与模块外壳2浇注为一体，便于标准化、产品化和模块化。
参见图3所示，本发明的一实施例中，模块化电永磁模板还包括外壳体9和模具背板12，其中外壳体9上设有至少一个容纳电永磁模块的贯穿腔，模具背板12设置于外壳体9的背部，模具背板12用于将电永磁模块密封在贯穿腔内。
参见图13所示，本发明的实施例中，外壳体9的贯穿腔内表面包括依次设置的上环面902、过渡内锥面903和下环面904，其中上环面902的内径大于下环面904的内径；外壳体9的上端设有电缆沟901，以便通过电缆沟901将所有电永磁模块联通。本实施例中，电永磁模块与模块外壳2装配时，模块外壳2的下外表面207与下环面904过渡配合，可以涂抹磁流体增加磁通量；模块外壳2的过渡外锥面206与过渡内锥面903贴合；模块外壳2的上外表面205与上环面902间隙配合，且通过密封胶密封间隙。将电永磁模块与模块外壳2标准化、产品化和模块化后，方便与外壳体9、模具背板12的装配，提高装配便利性，可以量产电永磁模块后，测试、封装、包装入库，提高产品的响应周期。本实施例中，模块外壳2、钢芯3、外壳体9、模具背板12优选20号以下低碳钢，例如Q235或Q345。
本发明一实施例提供的一种模块化电永磁模板，其工作原理是：
参见图14所示，在非工作状态时，相邻的可逆磁体5上部为N极，下部为S极；相应的不可逆永磁体1内部为N极，外部为S极，此时两种磁钢磁力线相互吸引,磁力线在钢芯3内部形成回路,形成闭环磁路13，处于对外不显示磁力状态。具体地，闭环磁路13的路径依次为：不可逆永磁体1内部N极、钢芯3、可逆磁体5下部S极、可逆磁体5上部N极、压板7、模具背板12外壳体9、模块外壳2到不可逆永磁体1外部S极。当然，在实际应用过程中不可逆永磁体1与可逆磁体5的极性也可以与上述极性相反，视具体的情况而定，在此不做具体限定。
参见图15所示，在工作状态时，相邻的可逆磁体5上部为S极，下部为N极；相应的不可逆永磁体1内部为N极，外部为S极，形成内闭环磁路14和外闭环磁路15。内闭环磁路14的路径依次为：不可逆永磁体1内部N极、钢芯3、工件11、外壳体9、模块外壳2到不可逆永磁体1外部S极,形成内循环闭环。外闭环磁路15的路径依次为：可逆磁体5下部N极、钢芯3、工件11、外壳体9、模具背板12到可逆磁体5上部S极，形成外循环闭环。这样就会使得电永磁模板对外显示磁力,磁力通过被吸附物体回到相邻的磁力模板中形成吸力回路。当然，在实际应用过程中不可逆永磁体1与可逆磁体5的极性也可以与上述极性相反，视具体的情况而定，在此不做具体限定。工作时，通过测量线圈4检测内闭环磁路14和外闭环磁路15的磁饱和强度，以便判断线圈6是否正常工作。
本发明的一实施例中，通过在外壳体9内设置多个电永磁模块，使得相邻两个电永磁模块协同工作,从而可使得本模块使用时磁力更大,磁场利用率更高。同时各电永磁模块中的不可逆永磁体1外侧端部浇注有环氧树脂，从而避免发生漏磁现象。
本发明一实施例提供的一种模块化电永磁模板，将电永磁模块与模块外壳通过环氧树脂浇注为一体，实现标准化、产品化和模块化，提高装配便利性，可以量产电永磁模块后，测试、封装、包装入库，提高产品的响应周期。将不可逆永磁体安装在钢芯和模块外壳之间的方式，采用分体式安装，方便安装面的加工，提高安装面的装配精度，进而提高磁力吸附能力。
参见图16所示，本发明又一实施例提供一种模块化电永磁模板，包括模板体26、模具背板12和电永磁模块，其中模板体26上设有至少一个贯穿腔，电永磁模块嵌设于贯穿腔内，电永磁模块与贯穿腔之间的缝隙内浇注环氧树脂；具体地，电永磁模块包括同轴依次连接的钢芯3、可逆磁体5及压板7，其中可逆磁体5的外侧套设有线圈6，线圈6受限于压板7和钢芯3之间；钢芯3的外侧沿周向设有多个瓦片状的不可逆永磁体1，钢芯3的端部套设有测量线圈4。具体地，钢芯3、模具背板12、模板体26优选20号以下低碳钢，例如Q235或Q345。本实施例中，省略了模块外壳部件，将电永磁模块直接嵌入模板体26的贯穿腔内，减少了部件加工量和材料费用，从而降低生产成本。
本发明提供的一种模块化电永磁模板，结构简单、紧凑，合理，利用电永磁原理工作，可快速充、退磁，对磁性进行开启和关闭，稳定性能好，且具有断电不失磁和高安全性的特点。
本发明只在内部磁场和外部磁场切换瞬间使用电能，节约电能，具有经济、节能、环保的优势。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (6)
1.一种模块化电永磁模板，其特征在于，包括模块外壳(2)和嵌设于模块外壳(2)内的电永磁模块；
电永磁模块包括同轴依次连接的钢芯(3)、可逆磁体(5)及压板(7)，其中可逆磁体(5)的外侧套设有线圈(6)，线圈(6)受限于压板(7)和钢芯(3)之间；钢芯(3)的外侧沿周向设有多个瓦片状的不可逆永磁体(1)，钢芯(3)的端部套设有测量线圈(4)；
电永磁模块与模块外壳(2)之间的缝隙内浇注环氧树脂(10)；
所述模块外壳(2)为圆柱筒体结构，所述模块外壳(2)的内壁下部设有上环状止口(203)和下环状止口(204)，上环状止口(203)和下环状止口(204)之间的区域形成环形限位槽，多个所述不可逆永磁体(1)沿周向依次嵌设于环形限位槽内；
所述模块外壳(2)的上端部设有径向过线槽(201)，所述测量线圈(4)的测量线圈电缆(401)和所述线圈(6)的线圈电缆(601)均由径向过线槽(201)引出；
其中，所述上环状止口(203)和所述下环状止口(204)均为封闭环，所述上环状止口(203)上设有在高度方向上与所述径向过线槽(201)相对应的轴向过线槽(202)；容置于所述环形限位槽内的相邻两个所述不可逆永磁体(1)之间留有间隙；或者，
所述下环状止口(204)为封闭环，所述上环状止口(203)为带有安装豁口的不完全环，安装豁口的圆心角大于所述不可逆永磁体(1)的圆心角；容置于所述环形限位槽内的相邻两个所述不可逆永磁体(1)之间相互抵接。
2.根据权利要求1所述的模块化电永磁模板，其特征在于，所述钢芯(3)、可逆磁体(5)及压板(7)通过螺丝(8)连接为一体；所述钢芯(3)的下端设有下部环状止口(302)，所述不可逆永磁体(1)位于所述线圈(6)和所述钢芯(3)的下部环状止口(302)之间。
3.根据权利要求1所述的模块化电永磁模板，其特征在于，所述模块外壳(2)的内壁上沿轴向设有位于所述径向过线槽(201)和所述下环状止口(204)之间的导向槽(208)，导向槽(208)经过所述上环状止口(203)的安装豁口。
4.根据权利要求1所述的模块化电永磁模板，其特征在于，所述模块外壳(2)的外表面包括依次设置的上外表面(205)、过渡外锥面(206)及下外表面(207)，其中上外表面(205)的直径大于下外表面(207)的直径。
5.根据权利要求4所述的模块化电永磁模板，其特征在于，还包括外壳体(9)和模具背板(12)，其中外壳体(9)上设有至少一个容纳所述电永磁模块的贯穿腔，模具背板(12)设置于外壳体(9)的背部，模具背板(12)用于将所述电永磁模块密封在贯穿腔内。
6.根据权利要求5所述的模块化电永磁模板，其特征在于，所述外壳体(9)的贯穿腔内表面包括依次设置的上环面(902)、过渡内锥面(903)和下环面(904)，其中上环面(902)的内径大于下环面(904)的内径；所述外壳体(9)的上端设有电缆沟(901)；
所述模块外壳(2)的下外表面(207)与下环面(904)过渡配合；所述模块外壳(2)的过渡外锥面(206)与过渡内锥面(903)贴合；所述模块外壳(2)的上外表面(205)与上环面(902)间隙配合，且通过密封胶密封间隙。
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