CN117559695A - 一种扁线电机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电机技术领域，具体涉及一种扁线电机。在本发明中，单元内的绕组由同层发卡和跨层发卡组交替连接组成，其中在第一层和第Y层设置同层发卡，在第一层和第Y层之间的中间层设置跨层发卡组，减少了发卡使用所需的种类，只需Y/2+1种发卡即可实现电机绕组的设计，发卡种类少，降低开模成本，减小工艺难度。其次，由于在跨层发卡组中使用跨距为q‑1或者q+1的非整距跨层发卡，形成“短距”的布置形式，有利于消除谐波。并且由于仅使用一个非整距跨层发卡，使得同相绕组相对集中，可集中做绝缘，不需每层间绝缘，利于做相间绝缘，降低工人的操作难度，提高制造效率；还可提高槽满率，提高电机功率密度，更利于散热和NVH。
Description
技术领域
本发明涉及电机技术领域，具体涉及一种扁线电机。
背景技术
中国专利CN112838690A公开了一种定子及电机，如图1-2所示，包含多种发卡，由于发卡种类繁多，每种发卡均需制作相应的模具，匹配相应冲压设备，增加了开模成本和设备成本，如冲压设备不足频繁更换模具会加速模具和设备老化，同样增加成本；另外，发卡种类繁多，电机生产中，无法有效防呆，降低了生产效率。
在中国专利CN115224846A公开了扁线定子绕组、具有其的定子、电机和车辆，如图3所示，在其中记载的电机绕组是整距的，不利于消除谐波。
在中国专利CN215990368U公开了多层发卡式扁线绕组定子及电机，如图4所示，其中所记载的电机引出线数量多且不集中，不利于后续的焊接作业，并且增加电机定子端部绕组高度，降低了功率密度。
在中国专利CN 213782983U公开了扁线发卡定子结构及电机，如图5-6所示，其中记载的两相导体交替位于同槽内，不利于槽内相间绝缘；也存在引出线数量多且不集中，不利于后续的焊接作业，并且增加了定的高度。
发明内容
针对现有技术存在的上述缺陷，提供了一种扁线电机，具备减少发卡种类、减少定子引出线且引出线集中、短距以及便于做相间绝缘的优点。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种扁线电机，包括定子铁芯和定子绕组，在定子铁芯沿圆周均匀分布的若干个定子槽，定子绕组在定子槽内分为a相绕组，a个相绕组电相位两两不同，每相绕组内设有若干个支路，每条支路由若干个相同的单元串联组成，单元的数量与极对数p相同；
绕组由若干个发卡彼此首尾焊接相连，每个发卡均为U型结构，包括两根有效导体、分别位于两根有效导体同一侧的焊接端、以及连接两根有效导体另一侧的发卡连接段；有效导体置于定子铁芯的定子槽内，所有发卡的焊接端均位于定子铁芯的一侧，发卡连接段位于定子铁芯的另一侧；
单个定子槽设有Y层，Y为不小于4的偶数，靠近槽口方向为第一层，每个磁极对应q个定子槽；定子铁芯包含X个定子槽，每个磁极对应的定子槽其中p是极对数，即2p是磁极数，X是q的整数倍。
其特征在于：在单个单元内，发卡包括同层发卡、整距跨层发卡、以及非整距跨层发卡，单元内沿电流方向绕组依次由第Y层同层发卡、跨层发卡组、第一层同层发卡、以及跨层发卡组首尾相连组成，其中跨层发卡组由一个非整距跨层发卡、和一个或多个整距跨层发卡组成；在支路中，在后单元的第Y层发卡的首端与在前单元的跨层发卡组的尾端通过焊接端相连；同层发卡内、以及整距跨层发卡内的两个有效导体之间的跨距均为q，非整距跨层发卡的两个有效导体之间的跨距为q-1或者q+1；
相邻两个发卡之间由焊接端组成的焊接部，焊接部两端的有效导体为A导体和B导体，处于高层的为A导体，处于低层的为B导体；同一个焊接部两端连接的A导体和B导体相隔一层、且跨距为q，且所有焊接部的A导体均在B导体的顺时针侧或者逆时针侧；位于同一层的跨层发卡的A导体均位于B导体的顺时针侧或者逆时针侧，同层发卡连接相邻的两个A导体或B导体。
按上述技术方案，跨层发卡组包括一个非整距跨层发卡和个整距跨层发卡，并且跨层发卡组在层数上具备/>种排列形式。
按上述技术方案，支路中，将任意一处焊接部断开作为引出线的进口和出口；
在同相中，同相内的支路均并联或串联连接，若串联连接，同相内一条支路的引线出口与另一条支路的引线进口相连；
同相内包含m条支路，第二条支路由第一条支路绕定子周向旋转1+kq个定子槽获得，k为自然数；第m条支路由第一条支路定子周向旋转m+kq个定子槽获得，k为自然数；
在三相中，第二相由第一相绕定子周向旋转m个定子槽获得，第三相由第一相绕定子周向旋转2m个定子槽获得；三相绕组连接的形式采用三角连接或者星型连接。
按上述技术方案，在一个单元中，所有发卡连接段连接的A导体均位于B导体的逆时针侧，焊接部连接的A导体均位于B导体的顺时针侧；或者所有发卡连接段连接的A导体均位于B导体的顺时针侧，焊接部连接的A导体均位于B导体的逆时针侧。
按上述技术方案，在一个单元中，所有发卡连接段连接的A导体均位于B导体的逆时针侧，焊接部连接的A导体均位于B导体的逆时针侧；或者所有发卡连接段连接的A导体均位于B导体的顺时针侧，焊接部连接的A导体均位于B导体的顺时针侧。
进一步，在Y为8时，非整距跨层发卡布置在第4层和第5层，整距跨层发卡布置在第2层和第3层、以及第6层和第7层之间。
具体的，X取48，a取3，p取4，此时q为6，非整距跨层发卡的两个有效导体之间的跨距为5或7，每相包含2个支路。
按上述技术方案，在一个单元中，同时存在发卡连接段连接的A导体均位于B导体的逆时针侧、以及发卡连接段连接的A导体均位于B导体的顺时针侧。
进一步，在Y为8时，非整距跨层发卡布置在第4层和第5层，整距跨层发卡布置在第2层和第3层、以及第6层和第7层之间。
具体的，X取48，a取3，p取4，此时q为6，非整距跨层发卡的两个有效导体之间的跨距为5或7，每相包含2个支路；
在一个单元中，非整距跨层发卡的发卡连接段连接的A导体均位于B导体的顺时针侧，其余发卡连接段连接的A导体均位于B导体的逆时针侧，焊接部连接的A导体均位于B导体的顺时针侧；
或者，非整距跨层发卡的发卡连接段连接的A导体均位于B导体的逆时针侧，其余发卡连接段连接的A导体均位于B导体的顺时针侧，焊接部连接的A导体均位于B导体的逆时针侧。
本发明具有以下有益效果：
1、在本发明中，单元内的绕组由同层发卡和跨层发卡组交替连接组成，其中在第一层和第Y层设置同层发卡，在第一层和第Y层之间的中间层设置跨层发卡组，减少了发卡使用所需的种类，只需种发卡即可实现电机绕组的设计，发卡种类少，每种发卡均需制作相应的模具，匹配相应冲压设备，增加了开模成本和设备成本，如冲压设备不足频繁更换模具会加速模具和设备老化，同样增加成本；另外，发卡种类繁多，电机生产中，无法有效防呆，降低了生产效率。
其次，由于在跨层发卡组中使用跨距为q-1或者q+1的非整距跨层发卡，形成“短距”的布置形式，有利于消除谐波。并且由于仅使用一个非整距跨层发卡，使得同相绕组相对集中，可集中做绝缘，不需每层间绝缘，利于做相间绝缘，降低工人的操作难度，提高制造效率；还可提高槽满率，提高电机功率密度，更利于散热和NVH。
2、每条支路只有2个引出线，为理论上最少；另外，同一相所有支路的两个引出线分别集中在相隔p个定子槽的第Y层和第Y-1层，且所有相的所有的支路的引线彼此相邻，在保证引出线集中的同时，可以有效的减少绕组端部高度，提高电机功率密度；减小工艺难度，增加电机可靠性。
3、本发明的每条支路一致，不会产生环流。
附图说明
图1、图2是现有技术1的发卡端和焊接端的示意图；
图3是现有技术2的示意图；
图4是现有技术3的结构示意图；
图5、图6是现有技术4的示意图；
图7是本发明提供实施例的结构示意图；
图8是本发明提供一种实施例的定子槽的层数；
图9是本发明提供实施例的发卡的种类示意图；
图10是本发明提供实施例基于非整距跨层发卡的槽内位置图；
图11是本发明提供一种实施例的绕组图；
图12是本发明提供另一种实施例的绕组图；
图13是本发明提供一种实施例的三相绕组的连接关系图；
图14是本发明提供另一种实施例的三相绕组的连接关系图；
图中，1、定子铁芯；2、定子绕组；3、定子槽；4、发卡；4-1、有效导体；4-2、焊接端；4-3、发卡连接段；5、焊接侧；6、图中发卡侧；7、引出线；8、绝缘；9、同层发卡；10、整距跨层发卡；11、非整距跨层发卡。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
参照图7～图14所示，本发明提供的一种扁线电机。
实施例1
一种扁线电机，包括定子铁芯1和定子绕组2，在定子铁芯沿圆周均匀分布的若干个定子槽3，定子绕组在定子槽内分为a相绕组，a个相绕组电相位两两不同，每相绕组内设有若干个支路，每条支路由若干个相同的单元串联组成，单元的数量与极对数p相同；
绕组由若干个发卡4彼此收尾焊接相连，每个发卡均为U型结构，包括两根有效导体4-1、分别位于两根有效导体同一侧的焊接端4-2、以及连接两根有效导体另一侧的发卡连接段4-3；有效导体置于定子铁芯的定子槽内，所有发卡的焊接端均位于定子铁芯的一侧(图中焊接侧5)，发卡连接段位于定子铁芯的另一侧(图中发卡侧6)；
单个定子槽设有Y层，Y为不小于4的偶数，靠近槽口方向为第一层，每个磁极对应q个定子槽；定子铁芯包含X个定子槽，每个磁极对应的定子槽其中p是极对数，即2p是磁极数，X是q的整数倍。
其特征在于：在单个单元内，引出线7设置在第Y层和第Y-1层处，发卡包括同层发卡9、整距跨层发卡10、以及非整距跨层发卡11(两个有效导体位于同一层的作为同层发卡，位于相邻两层的作为跨层发卡)，单元内沿电流方向绕组依次由第Y层同层发卡、跨层发卡组、第一层同层发卡、以及跨层发卡组首尾相连组成，其中跨层发卡组由一个非整距跨层发卡、和一个或多个整距跨层发卡组成；在支路中，在后单元的第Y层发卡的首端与在前单元的跨层发卡组的尾端通过焊接端相连；同层发卡内、以及整距跨层发卡内的两个有效导体之间的跨距均为q，非整距跨层发卡的两个有效导体之间的跨距为q-1或者q+1；
相邻两个发卡之间由焊接端组成的焊接部，焊接部两端的有效导体为A导体和B导体，处于高层的为A导体，处于低层的为B导体；同一个焊接部两端连接的A导体和B导体相隔一层、且跨距为q，且所有焊接部的A导体均在B导体的顺时针侧或者逆时针侧；位于同一层的跨层发卡的A导体均位于B导体的顺时针侧或者逆时针侧，同层发卡连接相邻的两个A导体或B导体。
在本发明中，单元内的绕组由同层发卡和跨层发卡组交替连接组成，其中在第一层和第Y层设置同层发卡，在第一层和第Y层之间的中间层设置跨层发卡组，减少了发卡使用所需的种类，只需种发卡即可实现电机绕组的设计，发卡种类少，降低开模成本，减小工艺难度。
其次，由于在跨层发卡组中使用跨距为q-1或者q+1的非整距跨层发卡，形成“短距”的布置形式，有利于消除谐波。并且由于仅使用一个非整距跨层发卡，使得同相绕组相对集中，可集中做绝缘8，不需每层间绝缘，利于做相间绝缘，降低工人的操作难度，提高制造效率；还可提高槽满率，提高电机功率密度，更利于散热和NVH。
实施例2
实施例2的结构和原理与实施例1的结构和原理接近，其不同之处在于：跨层发卡组包括一个非整距跨层发卡和个整距跨层发卡，并且跨层发卡组在层数上具备/>种排列形式。
比如，在Y为6时，跨层发卡组由一个非整距跨层发卡、和一个整距跨层发卡组成；有两种布置方式，一种是，非整距跨层发卡布置在第2层和第3层、整距跨层发卡布置在第4层和第5层；二种是，非整距跨层发卡布置在第4层和第5层、整距跨层发卡布置在第2层和第3层。
在Y为8时，跨层发卡组由一个非整距跨层发卡、和两个整距跨层发卡组成；有三种布置方式。
在Y为10时，跨层发卡组由一个非整距跨层发卡、和两个整距跨层发卡组成；有四种布置方式。
实施例3
实施例3的结构和原理与实施例1的结构和原理接近，其不同之处在于：支路中，将任意一处焊接部断开作为引出线的进口和出口；优选的，将支路内位于第Y层和第Y-1层的某个焊接。
在同相中，同相内的支路均并联或串联连接，若串联连接，同相内一条支路的引线出口与另一条支路的引线进口相连；
同相内包含m条支路，第二条支路由第一条支路绕定子周向旋转1+kq个定子槽获得，k为自然数；第m条支路由第一条支路定子周向旋转m+kq个定子槽获得，k为自然数；
在三相中，第二相由第一相绕定子周向旋转m个定子槽获得，第三相由第一相绕定子周向旋转2m个定子槽获得；如图13～14所示，三相绕组连接的形式采用三角连接或者星型连接。
基于上述措施，所有相的所有支路的引出线集中在相邻两层内，且所有相的所有的支路的引线彼此相邻，在保证引出线集中的同时，可以有效的减少绕组端部高度，提高电机功率密度；减小工艺难度，增加电机可靠性。
实施例4
实施例4的结构和原理与实施例1-3的结构和原理接近，其不同之处在于：在一个单元中，所有发卡连接段连接的A导体均位于B导体的逆时针侧，焊接部连接的A导体均位于B导体的顺时针侧；或者所有发卡连接段连接的A导体均位于B导体的顺时针侧，焊接部连接的A导体均位于B导体的逆时针侧，即可获取波绕组的布置形式。
实施例5
实施例5的结构和原理与实施例1-3的结构和原理接近，其不同之处在于：在一个单元中，所有发卡连接段连接的A导体均位于B导体的逆时针侧，焊接部连接的A导体均位于B导体的逆时针侧；或者所有发卡连接段连接的A导体均位于B导体的顺时针侧，焊接部连接的A导体均位于B导体的顺时针侧，即可获取叠绕组的布置形式。
在本实施例中(即波绕组的布置形式中)，在Y为8时，给出了一种跨层发卡组的优选布置方式，非整距跨层发卡布置在第4层和第5层，整距跨层发卡布置在第2层和第3层、以及第6层和第7层之间。
基于本实施例中优选的跨层发卡组，给出了一种优选的定子结构，X取48，a取3，p取4，此时q为6，非整距跨层发卡的两个有效导体之间的跨距为5或7，每相包含2个支路。
具体为，以下所有描述遵循从定子槽1槽、2槽、3槽…到48槽的方向为标准方向。
如图11所示，在一个单元内(以非整距跨层发卡的两个有效导体之间的跨距是7为例)，依次包括位于第8层内的同层发卡(第1N极2槽8层到第1S极2槽8层)、第7层-第6层的整距跨层发卡(第1N极2槽7层到第1S极2槽6层)、第5层-第4层的非整距跨层发卡(第1N极2槽5层到第1S极3槽4层)、第3层-第2层的整距跨层发卡(第1N极3槽3层到第1S极3槽2层)、第1层内的同层发卡(第1N极3槽1层到第1S极3槽1层)、第2层-第3层的整距跨层发卡(第2N极3槽2层到第1S极3槽3层)、第4层-第5层的非整距跨层发卡(第2N极3槽4层到第1S极2槽5层)、第6层-第7层的整距跨层发卡(第1N极2槽6层到第4S极2槽7层)。
实施例6
实施例6的结构和原理与实施例1-3的结构和原理接近，其不同之处在于：在一个单元中，同时存在发卡连接段连接的A导体均位于B导体的逆时针侧、以及发卡连接段连接的A导体均位于B导体的顺时针侧，即可获取波叠绕组的布置形式。
在本实施例中(即叠绕组的布置形式中)，在Y为8时，给出了一种跨层发卡组的优选布置方式，非整距跨层发卡布置在第4层和第5层，整距跨层发卡布置在第2层和第3层、以及第6层和第7层之间。
基于本实施例中优选的跨层发卡组，给出了一种优选的定子结构，X取48，a取3，p取4，此时q为6，非整距跨层发卡的两个有效导体之间的跨距为5或7，每相包含2个支路；
在一个单元中，非整距跨层发卡的发卡连接段连接的A导体均位于B导体的顺时针侧，其余发卡连接段连接的A导体均位于B导体的逆时针侧，焊接部连接的A导体均位于B导体的顺时针侧；
或者，非整距跨层发卡的发卡连接段连接的A导体均位于B导体的逆时针侧，其余发卡连接段连接的A导体均位于B导体的顺时针侧，焊接部连接的A导体均位于B导体的逆时针侧。
具体为，以下所有描述遵循从定子槽1槽、2槽、3槽…到48槽的方向为标准方向。
如图12所示，在一个单元内(以非整距跨层发卡的两个有效导体之间的跨距是7为例)，依次包括位于第8层内的同层发卡(第2N极2槽8层到第2S极2槽8层)、第7层-第6层的整距跨层发卡(第2N极2槽7层到第2S极2槽6层)、第5层-第4层的非整距跨层发卡(第2N极2槽5层到第1S极3槽4层)、第3层-第2层的整距跨层发卡(第1N极3槽3层到第1S极3槽2层)、第1层内的同层发卡(第1N极3槽1层到第1S极3槽1层)、第2层-第3层的整距跨层发卡(第1S极3槽2层到第1N极3槽3层)、第4层-第5层的非整距跨层发卡(第2N极3槽4层到第3S极2槽5层)、第6层-第7层的整距跨层发卡(第2N极2槽6层到第1S极2槽7层)。
以上的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等效变化，仍属本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种扁线电机，包括定子铁芯和定子绕组，在定子铁芯沿圆周均匀分布的若干个定子槽，定子绕组在定子槽内分为a相绕组，a个相绕组电相位两两不同，每相绕组内设有若干个支路，每条支路由若干个相同的单元串联组成，单元的数量与极对数p相同；
绕组由若干个发卡彼此首尾焊接相连，每个发卡均为U型结构，包括两根有效导体、分别位于两根有效导体同一侧的焊接端、以及连接两根有效导体另一侧的发卡连接段；有效导体置于定子铁芯的定子槽内，所有发卡的焊接端均位于定子铁芯的一侧，发卡连接段位于定子铁芯的另一侧；
单个定子槽设有Y层，Y为不小于4的偶数，靠近槽口方向为第一层，每个磁极对应q个定子槽；定子铁芯包含X个定子槽，每个磁极对应的定子槽其中p是极对数，即2p是磁极数，X是q的整数倍。
其特征在于：在单个单元内，发卡包括同层发卡、整距跨层发卡、以及非整距跨层发卡，单元内沿电流方向绕组依次由第Y层同层发卡、跨层发卡组、第一层同层发卡、以及跨层发卡组首尾相连组成，其中跨层发卡组由一个非整距跨层发卡、和一个或多个整距跨层发卡组成；在支路中，在后单元的第Y层发卡的首端与在前单元的跨层发卡组的尾端通过焊接端相连；同层发卡内、以及整距跨层发卡内的两个有效导体之间的跨距均为q，非整距跨层发卡的两个有效导体之间的跨距为q-1或者q+1；
相邻两个发卡之间由焊接端组成的焊接部，焊接部两端的有效导体为A导体和B导体，处于高层的为A导体，处于低层的为B导体；同一个焊接部两端连接的A导体和B导体相隔一层、且跨距为q，且所有焊接部的A导体均在B导体的顺时针侧或者逆时针侧；位于同一层的跨层发卡的A导体均位于B导体的顺时针侧或者逆时针侧，同层发卡连接相邻的两个A导体或B导体。
2.根据权利要求1所述的扁线电机，其特征在于：跨层发卡组包括一个非整距跨层发卡和个整距跨层发卡，并且跨层发卡组在层数上具备/>种排列形式。
3.根据权利要求1所述的扁线电机，其特征在于：支路中，将任意一处焊接部断开作为引出线的进口和出口；
在同相中，同相内的支路均并联或串联连接，若串联连接，同相内一条支路的引线出口与另一条支路的引线进口相连；
同相内包含m条支路，第二条支路由第一条支路绕定子周向旋转1+kq个定子槽获得，k为自然数；第m条支路由第一条支路定子周向旋转m+kq个定子槽获得，k为自然数；
在三相中，第二相由第一相绕定子周向旋转m个定子槽获得，第三相由第一相绕定子周向旋转2m个定子槽获得；三相绕组连接的形式采用三角连接或者星型连接。
4.根据权利要求1-3任一所述的扁线电机，其特征在于：在一个单元中，所有发卡连接段连接的A导体均位于B导体的逆时针侧，焊接部连接的A导体均位于B导体的顺时针侧；或者所有发卡连接段连接的A导体均位于B导体的顺时针侧，焊接部连接的A导体均位于B导体的逆时针侧。
5.根据权利要求1-3任一所述的扁线电机，其特征在于：在一个单元中，所有跨层发卡连接段连接的A导体均位于B导体的逆时针侧，焊接部连接的A导体均位于B导体的逆时针侧；或者所有跨层发卡连接段连接的A导体均位于B导体的顺时针侧，焊接部连接的A导体均位于B导体的顺时针侧。
6.根据权利要求1-3任一所述的扁线电机，其特征在于：在一个单元中，同时存在发卡连接段连接的A导体均位于B导体的逆时针侧、以及发卡连接段连接的A导体均位于B导体的顺时针侧。
7.根据权利要求5所述的扁线电机，其特征在于：在Y为8时，非整距跨层发卡布置在第4层和第5层，整距跨层发卡布置在第2层和第3层、以及第6层和第7层之间。
8.根据权利要求7所述的扁线电机，其特征在于：X取48，a取3，p取4，此时q为6，非整距跨层发卡的两个有效导体之间的跨距为5或7，每相包含2个支路。
9.根据权利要求6所述的扁线电机，其特征在于：在Y为8时，非整距跨层发卡布置在第4层和第5层，整距跨层发卡布置在第2层和第3层、以及第6层和第7层之间。
10.根据权利要求9所述的扁线电机，其特征在于：X取48，a取3，p取4，此时q为6，非整距跨层发卡的两个有效导体之间的跨距为5或7，每相包含2个支路；
在一个单元中，非整距跨层发卡的发卡连接段连接的A导体均位于B导体的顺时针侧，其余发卡连接段连接的A导体均位于B导体的逆时针侧，焊接部连接的A导体均位于B导体的顺时针侧；
或者，非整距跨层发卡的发卡连接段连接的A导体均位于B导体的逆时针侧，其余发卡连接段连接的A导体均位于B导体的顺时针侧，焊接部连接的A导体均位于B导体的逆时针侧。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN202311483851.1A CN117559695A (zh) | 2023-11-07 | 2023-11-07 | 一种扁线电机 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118116661A (zh) * | 2024-04-30 | 2024-05-31 | 天蔚蓝电驱动科技(江苏)有限公司 | 发卡式扁线的制造方法、激光熔覆装置及扁线电机 |
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2023
- 2023-11-07 CN CN202311483851.1A patent/CN117559695A/zh active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN118116661A (zh) * | 2024-04-30 | 2024-05-31 | 天蔚蓝电驱动科技(江苏)有限公司 | 发卡式扁线的制造方法、激光熔覆装置及扁线电机 |
| CN118116661B (zh) * | 2024-04-30 | 2024-07-12 | 天蔚蓝电驱动科技(江苏)有限公司 | 发卡式扁线的制造方法、激光熔覆装置及扁线电机 |
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