CN117728605A - 一种含非对称马达转子的电机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种含非对称马达转子的电机,涉及电机技术领域,包括基座,基座顶部的机壳,机壳内部的定子,呈spoke型态的非对称转子,一端的拆卸装置,顶部的散热装置;定子包括铁芯以及三相电枢绕组;非对称转子包括转轴,转轴外侧表面上的磁障层,磁障层外侧的扇形的永磁体;永磁体从转轴向外依次开设有第一穿孔、第二穿孔、第三穿孔以及第四穿孔,永磁体外围有方形槽;拆卸装置包括铁芯外壁上的数条滑槽,机壳内壁上对应位置的滑条,机壳一端的抽离部件;散热装置包括轮旋缠绕在定子外壁的散热水管,机壳顶部的散热槽,散热槽底部的风冷部件;本发明是一种能够降低电机噪音,自适应散热的非对称马达转子及电机。
Description
技术领域
本发明主要涉及电机技术的技术领域,具体为一种含非对称马达转子的电机。
背景技术
传统的电机转子通常采用分布式绕组的设计,这种设计在电机的高效运行、启动转矩和电流调节等方面存在一定的局限性。此外,传统的电机转子结构对于降低齿槽转矩和转矩脉动的效果并不明显,同时也不能有效地分散马达本身及匹配系统之共振频率,因此在实际使用中会产生较大的共鸣音,影响使用效果。因此,需要一种新型的电机转子结构和制造方法,以提高电机的性能。
根据申请号CN201910271920.X所提供的了一种高性能永磁聚磁式同步磁阻电机及其非对称转子,转子设计为非对称结构,包括隔磁桥的结构非对称设置和永磁体的结构非对称设置,可以使电机利用较少的永磁体产生较高的气隙磁密,并降低转矩脉动,保证电机平稳高效运行,同时通过转子非对称结构改变永磁转矩和磁阻转矩的耦合及叠加关系,使永磁转矩和磁阻转矩的最大值能够在相同的电流相位角处叠加,从而充分利用电机的两种转矩成分,在不改变电机尺寸、材料及输入条件的前提下,使电机的电磁转矩获得显著提高,从而进一步提高电机的转矩密度、效率及功率因数等整体性能。
上述专利文件通过设计改进转子为非对称结构,提高了电机的电磁转矩,但是不能解决电机在运行过程中会产生较大共鸣音的问题。
发明内容
基于此,本发明的目的是提供一种含非对称马达转子的电机,以解决上述背景技术中提出的技术问题。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种含非对称马达转子的电机,包括基座,设于所述基座顶部的机壳,设于所述机壳内部的定子,设于所述定子内部的呈spoke型态的非对称转子,设于所述机壳一端的拆卸装置,设于所述机壳顶部的散热装置;
所述定子包括铁芯以及三相电枢绕组;
所述非对称转子包括转轴,设于所述转轴外侧表面上的分布的磁障层,设于所述磁障层外侧呈放射状分布的10块扇形的永磁体;所述永磁体从所述转轴向外依次开设有第一穿孔、第二穿孔、第三穿孔以及第四穿孔,设于所述永磁体外围的方形槽;
所述拆卸装置包括设于所述铁芯外壁上的数条滑槽,设于所述机壳内壁上对应位置的滑条,设于所述机壳一端的抽离部件;
所述散热装置包括轮旋缠绕在所述定子外壁的散热水管,设于所述机壳顶部的散热槽,设于所述散热槽底部的风冷部件。
优选的,所述转轴内圈直径为8mm+0.035mm,外圈直径为17.2mm。
优选的,所述转轴外圈在每两块所述永磁体33中间设有三角桩,所述三角桩底部长2mm,顶部距离所述转轴31中轴线10.49mm±0.02mm,两边夹角为48°,顶部倒角半径为0.2mm。
优选的,所述磁障层与所述永磁体的连接宽度为0.8mm±0.05mm,所述磁障层与所述永磁体33的连接的连接面与所述转轴中轴线相距10.13mm+0.08mm,每个永磁体两边夹角为36°,相邻的两块所述永磁体中部相距5.5mm+0.05mm,顶部相距3mm±0.05mm,两块对称设置的所述永磁体最远相距距离为57.4mm+0.05mm,其毛边高度<0.05mm。
优选的,所述第一穿孔与所述转轴中轴线最近点距离为12.7mm,该点与所述永磁体外围相距16mm+0.02mm,所述第一穿孔圆心与所述转轴中轴线相距13.3mm±0.05mm,所述第二穿孔直径为2mm,所述第二穿孔中心与所述转轴31中轴线相距16mm±0.05mm。
优选的,所述第三穿孔与第四穿孔圆心与所述转轴中轴线相距26mm±0.05mm,所述第三穿孔与所述永磁体中线夹角为逆时针偏移4.5°,所述第四穿孔与所述永磁体中线夹角为顺时针偏移8°。
优选的,所述方形槽顶边长度为2.1mm,底边长度为0.85mm,宽2.4mm±0.05mm。
优选的,所述抽离部件包括设于所述一端的安装盖,设于所述安装盖底部的支座,一端连接所述支座,一端连接所述基座的数根伸缩杆。
优选的,所述散热槽中部设有钢丝网罩,设于所述钢丝网罩底部均距排列的数个小风扇,设于所述小风扇底部且转动连接的链轮,连接所有齿轮的链条。
优选的,所述风冷部件包括设于所述散热槽底部的套筒,设于所述套筒内且一端连接最边缘所述链轮的蜗杆,套设于所述转轴外部的涡轮。
综上所述,本发明主要具有以下有益效果:
在本实施例中,磁障层的非对称设计使得其能够在特定的位置上最大程度地利用永磁体的磁性,从而产生更高的扭矩。
通过非对称的设计还有效降低了齿槽转矩和转矩脉动,采用永磁体磁障结构,实现了在不影响转矩密度之同时,藉其非对称之特性,有效降低齿槽转矩和转矩脉动,并具有分散其马达本身及匹配系统之共振频率,可进一步降低令人耳不悦之共鸣音。
通过输出轴上驱动的蜗轮蜗杆带动风扇散热,能够根据电机自身的转速自适应散热需求,通过抽离式的拆卸设计方便电机维护和检修。
附图说明
图1为本发明的整体装置轴测图;
图2为本发明的整体装置组合示意图;
图3为本发明的部分装置侧面剖视图;
图4为本发明的内部装置正视图;
图5为本发明的非对称转子正视图;
图6为本发明的非对称转子正视标注图;
图7为本发明的部分元件放大标注图;
图8为本发明的部分元件放大标注图;
图9为本发明的部分元件放大标注图;
图10为本发明的套用BLDC马达壳示意图。
附图说明:10、基座;11、机壳;20、定子;30、非对称转子;21、铁芯;22、三相电枢绕组;31、转轴;32、磁障层;33、永磁体;331、第一穿孔;332、第二穿孔;333、第三穿孔;334、第四穿孔;335、方形槽;311、三角桩;40、拆卸装置;50、散热装置;41、滑槽;42、滑条;43、抽离部件;51、散热水管;52、散热槽;53、风冷部件;431、安装盖;432、支座;433、伸缩杆;521、钢丝网罩;522、小风扇;523、链轮;524、链条;531、套筒;532、蜗杆;533、涡轮;60、BLDC马达壳。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
下面根据本发明的整体结构,对其实施例进行说明。
实施例1
请着重参照附图1、2、4、5、6、10所示,一种含非对称马达转子的电机,包括BLDC马达壳60,设于基座10顶部的BLDC马达壳60,设于BLDC马达壳60内部的定子20,设于定子20内部的呈spoke型态的非对称转子30,定子20包括铁芯21以及三相电枢绕组22;非对称转子30包括转轴31,设于转轴31外侧表面上的分布的磁障层32,设于磁障层32外侧呈放射状分布的10块扇形的永磁体33;永磁体33从转轴31向外依次开设有第一穿孔331、第二穿孔332、第三穿孔333以及第四穿孔334,设于永磁体33外围的方形槽335;转轴31内圈直径为8mm+0.035mm,外圈直径为17.2mm;转轴31外圈在每两块永磁体33中间设有三角桩311,三角桩311底部长2mm,顶部距离转轴31中轴线10.49mm±0.02mm,两边夹角为48°,顶部倒角半径为0.2mm;磁障层32与永磁体33的连接宽度为0.8mm±0.05mm,磁障层32与永磁体33的连接的连接面与转轴31中轴线相距10.13mm+0.08mm,每个永磁体33两边夹角为36°,相邻的两块永磁体33中部相距5.5mm+0.05mm,顶部相距3mm±0.05mm,两块对称设置的永磁体33最远相距距离为57.4mm+0.05mm,其毛边高度<0.05mm。
需要说明的是,由于非对称转子20常使用在BLDC马达上,因此,本发明还将提供一种使用BLDC马达壳60来实现功能的实施例,铁芯11是定子10的主要部分,由导磁材料制成,以最大化利用永磁体的磁性,铁芯11上缠绕有三相电枢绕组,用于产生旋转磁场,转轴21两端通过绝缘轴承安装在定子10内部,通过向三相电枢绕组12内通三相交流电,在定子10内部产生周期性的旋转磁场,持续性牵引永磁体23带动非对称转子20旋转;磁障层22是由导磁材料制成,并设计为方形,位于非对称转子20的放置磁铁处,磁障层22是单向非对称的,由于磁障层22可以通过改善磁性分布和优化磁性参数,提高电机的磁动势、效率和稳定性,从而改善电机的性能,因此通过设计磁障层22的形状能够对电机内部的磁场分布进行优化,在本实施例中,通过三角桩211的以及磁障层22的精密把控能够最大程度地利用永磁体23的磁性,从而产生更高的扭矩
进一步的,将三相电枢绕组12输入端接入三相交流电;
进一步的,通三相交流电的三相电枢绕组12在铁芯11内部产生周期性的旋转磁场,吸引永磁体23周期性旋转,带动非对称转子20绕转轴21旋转,使得电机旋转;
进一步的,单向非对称的磁障层22抑制电机在磁性变化过程中出现的涡流和铁磁化,减少电机因磁性变化而导致的能量损耗,提高电机的可靠性;
进一步的,精密设计的三角桩211调整优化电机内部的磁性分布和磁性参数,提高电机的磁动势、效率和稳定性。
请着重参照附图5、6、7、8、9所示,第一穿孔331与转轴31中轴线最近点距离为12.7mm,该点与永磁体33外围相距16mm+0.02mm,第一穿孔331圆心与转轴31中轴线相距13.3mm±0.05mm,第二穿孔332直径为2mm,第二穿孔332中心与转轴31中轴线相距16mm±0.05mm;第三穿孔333与第四穿孔334圆心与转轴31中轴线相距26mm±0.05mm,第三穿孔333与永磁体33中线夹角为逆时针偏移4.5°,第四穿孔334与永磁体33中线夹角为顺时针偏移8°;方形槽335顶边长度为2.1mm,底边长度为0.85mm,宽2.4mm±0.05mm。
需要说明的是,根据共振的原理,振动频率、波长和介质共同作用所导致的,当两个物体的振动频率、波长和介质都相同时,它们就会发生共振,各个穿孔以及方形槽235或大小不同或位置不同,让本来形状相同,分布均匀的永磁体23各方向的振动频率、波长变得不均匀,分散了马达本身匹配系统的共振频率,达到降噪的功效,在本实例中,通过提供的各项数据,能够推出其他位置的尺寸信息,在附图中对于其他尺寸信息同样进行了标注;
进一步的,当非对称转子20旋转时,永磁体23的共振在靠近转轴21一端,通过第一穿孔231、第二穿孔232分散;
进一步的,靠近永磁体23边缘的共振通过第三穿孔233、第四穿孔234和方形槽235的不对称设计分散,最终起到降噪的作用。
实施例2
请着重参照附图1、2、4、5、6所示,一种含非对称马达转子的电机,包括基座10,设于基座10顶部的机壳11,设于机壳11内部的定子20,设于定子20内部的呈spoke型态的非对称转子30,设于机壳11一端的拆卸装置40,设于机壳11顶部的散热装置50;定子20包括铁芯21以及三相电枢绕组22;非对称转子30包括转轴31,设于转轴31外侧表面上的分布的磁障层32,设于磁障层32外侧呈放射状分布的10块扇形的永磁体33;永磁体33从转轴31向外依次开设有第一穿孔331、第二穿孔332、第三穿孔333以及第四穿孔334,设于永磁体33外围的方形槽335;转轴31内圈直径为8mm+0.035mm,外圈直径为17.2mm;转轴31外圈在每两块永磁体33中间设有三角桩311,三角桩311底部长2mm,顶部距离转轴31中轴线10.49mm±0.02mm,两边夹角为48°,顶部倒角半径为0.2mm;磁障层32与永磁体33的连接宽度为0.8mm±0.05mm,磁障层32与永磁体33的连接的连接面与转轴31中轴线相距10.13mm+0.08mm,每个永磁体33两边夹角为36°,相邻的两块永磁体33中部相距5.5mm+0.05mm,顶部相距3mm±0.05mm,两块对称设置的永磁体33最远相距距离为57.4mm+0.05mm,其毛边高度<0.05mm。
需要说明的是,铁芯11是定子10的主要部分,由导磁材料制成,以最大化利用永磁体的磁性,铁芯11上缠绕有三相电枢绕组,用于产生旋转磁场,转轴21两端通过绝缘轴承安装在定子10内部,通过向三相电枢绕组12内通三相交流电,在定子10内部产生周期性的旋转磁场,持续性牵引永磁体23带动非对称转子20旋转;磁障层22是由导磁材料制成,并设计为方形,位于非对称转子20的放置磁铁处,磁障层22是单向非对称的,由于磁障层22可以通过改善磁性分布和优化磁性参数,提高电机的磁动势、效率和稳定性,从而改善电机的性能,因此通过设计磁障层22的形状能够对电机内部的磁场分布进行优化,在本实施例中,通过三角桩211的以及磁障层22的精密把控能够最大程度地利用永磁体23的磁性,从而产生更高的扭矩
进一步的,将三相电枢绕组12输入端接入三相交流电;
进一步的,通三相交流电的三相电枢绕组12在铁芯11内部产生周期性的旋转磁场,吸引永磁体23周期性旋转,带动非对称转子20绕转轴21旋转,使得电机旋转;
进一步的,单向非对称的磁障层22抑制电机在磁性变化过程中出现的涡流和铁磁化,减少电机因磁性变化而导致的能量损耗,提高电机的可靠性;
进一步的,精密设计的三角桩211调整优化电机内部的磁性分布和磁性参数,提高电机的磁动势、效率和稳定性。
请着重参照附图5、6、7、8、9所示,第一穿孔331与转轴31中轴线最近点距离为12.7mm,该点与永磁体33外围相距16mm+0.02mm,第一穿孔331圆心与转轴31中轴线相距13.3mm±0.05mm,第二穿孔332直径为2mm,第二穿孔332中心与转轴31中轴线相距16mm±0.05mm;第三穿孔333与第四穿孔334圆心与转轴31中轴线相距26mm±0.05mm,第三穿孔333与永磁体33中线夹角为逆时针偏移4.5°,第四穿孔334与永磁体33中线夹角为顺时针偏移8°;方形槽335顶边长度为2.1mm,底边长度为0.85mm,宽2.4mm±0.05mm。
需要说明的是,根据共振的原理,振动频率、波长和介质共同作用所导致的,当两个物体的振动频率、波长和介质都相同时,它们就会发生共振,各个穿孔以及方形槽235或大小不同或位置不同,让本来形状相同,分布均匀的永磁体23各方向的振动频率、波长变得不均匀,分散了马达本身匹配系统的共振频率,达到降噪的功效,在本实例中,通过提供的各项数据,能够推出其他位置的尺寸信息,在附图中对于其他尺寸信息同样进行了标注;
进一步的,当非对称转子20旋转时,永磁体23的共振在靠近转轴21一端,通过第一穿孔231、第二穿孔232分散;
进一步的,靠近永磁体23边缘的共振通过第三穿孔233、第四穿孔234和方形槽235的不对称设计分散,最终起到降噪的作用。
请着重参照附图1、2、3、4所示,拆卸装置40包括设于铁芯21外壁上的数条滑槽41,设于机壳11内壁上对应位置的滑条42,设于机壳11一端的抽离部件43;散热装置50包括轮旋缠绕在定子20外壁的散热水管51,设于机壳11顶部的散热槽52,设于散热槽52底部的风冷部件53;抽离部件43包括设于一端的安装盖431,设于安装盖431底部的支座432,一端连接支座432,一端连接基座10的数根伸缩杆433;散热槽52中部设有钢丝网罩521,设于钢丝网罩521底部均距排列的数个小风扇522,设于小风扇522底部且转动连接的链轮523,连接所有齿轮的链条524;风冷部件53包括设于散热槽52底部的套筒531,设于套筒531内且一端连接最边缘链轮523的蜗杆532,套设于转轴31外部的涡轮533。
需要说明的是,定子20固定在安装盖431向内的一侧,安装盖431在电机运作时是通过螺丝固定在机壳11一端上的,伸缩杆433母杆是嵌设在基座10内部的,方便收缩;套筒531也是通过螺丝板安装在机壳11另一端,其靠近转轴31处有方形开口,方便涡轮533与蜗杆532耦合;散热水管51呈S型固定在铁芯21外壁上,收尾相连处能够插进散热槽52内,根据热水会向上流动的现象,散热水管51内的冷水会在因为电机内部发热作用下被加热而向上流,当热水流过散热槽52被风冷散热后变冷,从另一端向下继续流动,从而实现循环散热;
进一步的,当电机运行时,转轴31外部的涡轮533带动套筒531内的蜗杆532转动,进而带动链轮523旋转;
进一步的,在链条524的携带下,所有链轮523旋转,带动所有小风扇522透过钢丝网罩521旋转扇风;
进一步的,铁芯21上集聚的热量加热散热水管51内的冷水,使其向上流动,流动的热水进入散热槽52范围内时,由小风扇522持续扇风降温变为冷水顺着散热水管51重新进入电机内部循环散热;
进一步的,当电机需要检修时,卸下安装盖431边缘的螺丝,让支座432支撑安装盖431,抽动安装盖431使伸缩杆433伸出,将整个定子20从机壳11内抽出,此时数条滑槽41与滑条42支撑定子20防止其偏移位置。
本发明的工作原理为:
首先,将三相电枢绕组12输入端接入三相交流电,通三相交流电的三相电枢绕组12在铁芯11内部产生周期性的旋转磁场,吸引永磁体23周期性旋转,带动非对称转子20绕转轴21旋转,使得电机旋转,此过程中,单向非对称的磁障层22抑制电机在磁性变化过程中出现的涡流和铁磁化,减少电机因磁性变化而导致的能量损耗,提高电机的可靠性,精密设计的三角桩211调整优化电机内部的磁性分布和磁性参数,提高电机的磁动势、效率和稳定性;同时,永磁体23的共振在靠近转轴21一端,通过第一穿孔231、第二穿孔232分散,靠近永磁体23边缘的共振通过第三穿孔233、第四穿孔234和方形槽235的不对称设计分散,最终起到降噪的作用,当电机运行时,转轴31外部的涡轮533带动套筒531内的蜗杆532转动,进而带动链轮523旋转,在链条524的携带下,所有链轮523旋转,带动所有小风扇522透过钢丝网罩521旋转扇风,铁芯21上集聚的热量加热散热水管51内的冷水,使其向上流动,流动的热水进入散热槽52范围内时,由小风扇522持续扇风降温变为冷水顺着散热水管51重新进入电机内部循环散热,当电机需要检修时,卸下安装盖431边缘的螺丝,让支座432支撑安装盖431,抽动安装盖431使伸缩杆433伸出,将整个定子20从机壳11内抽出,此时数条滑槽41与滑条42支撑定子20防止其偏移位置,检修完成后即可将定子20塞回,安装盖431用螺丝固定。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,但本具体实施例仅仅是对本发明的解释,其并不是对发明的限制,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合,本领域技术人员在阅读完本说明书后可在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下,可以根据需要对实施例做出没有创造性贡献的修改、替换和变型等,但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (10)
1.一种含非对称马达转子的电机,包括基座(10),设于所述基座(10)顶部的机壳(11),其特征在于,设于所述机壳(11)内部的定子(20),设于所述定子(20)内部的呈spoke型态的非对称转子(30),设于所述机壳(11)一端的拆卸装置(40),设于所述机壳(11)顶部的散热装置(50);
所述定子(20)包括铁芯(21)以及三相电枢绕组(22);
所述非对称转子(30)包括转轴(31),设于所述转轴(31)外侧表面上的分布的磁障层(32),设于所述磁障层(32)外侧呈放射状分布的10块扇形的永磁体(33);所述永磁体(33)从所述转轴(31)向外依次开设有第一穿孔(331)、第二穿孔(332)、第三穿孔(333)以及第四穿孔(334),设于所述永磁体(33)外围的方形槽(335);
所述拆卸装置(40)包括设于所述铁芯(21)外壁上的数条滑槽(41),设于所述机壳(11)内壁上对应位置的滑条(42),设于所述机壳(11)一端的抽离部件(43);
所述散热装置(50)包括轮旋缠绕在所述定子(20)外壁的散热水管(51),设于所述机壳(11)顶部的散热槽(52),设于所述散热槽(52)底部的风冷部件(53)。
2.根据权利要求1所述的一种含非对称马达转子的电机,其特征在于,所述转轴(31)内圈直径为8mm+0.035mm,外圈直径为17.2mm。
3.根据权利要求1所述的一种含非对称马达转子的电机,其特征在于,所述转轴(31)外圈在每两块所述永磁体(33)中间设有三角桩(311),所述三角桩(311)底部长2mm,顶部距离所述转轴(31)中轴线10.49mm±0.02mm,两边夹角为48°,顶部倒角半径为0.2mm。
4.根据权利要求1所述的一种含非对称马达转子的电机,其特征在于,所述磁障层(32)与所述永磁体(33)的连接宽度为0.8mm±0.05mm,所述磁障层(32)与所述永磁体(33)的连接的连接面与所述转轴(31)中轴线相距10.13mm+0.08mm,每个永磁体(33)两边夹角为36°,相邻的两块所述永磁体(33)中部相距5.5mm+0.05mm,顶部相距3mm±0.05mm,两块对称设置的所述永磁体(33)最远相距距离为57.4mm+0.05mm,其毛边高度<0.05mm。
5.根据权利要求1所述的一种含非对称马达转子的电机,其特征在于,所述第一穿孔(331)与所述转轴(31)中轴线最近点距离为12.7mm,该点与所述永磁体(33)外围相距16mm+0.02mm,所述第一穿孔(331)圆心与所述转轴(31)中轴线相距13.3mm±0.05mm,所述第二穿孔(332)直径为2mm,所述第二穿孔(332)中心与所述转轴(31)中轴线相距16mm±0.05mm。
6.根据权利要求1所述的一种含非对称马达转子的电机,其特征在于,所述第三穿孔(333)与第四穿孔(334)圆心与所述转轴(31)中轴线相距26mm±0.05mm,所述第三穿孔(333)与所述永磁体(33)中线夹角为逆时针偏移4.5°,所述第四穿孔(334)与所述永磁体(33)中线夹角为顺时针偏移8°。
7.根据权利要求1所述的一种含非对称马达转子的电机,其特征在于,所述方形槽(335)顶边长度为2.1mm,底边长度为0.85mm,宽2.4mm±0.05mm。
8.根据权利要求1所述的一种含非对称马达转子的电机,其特征在于,所述抽离部件(43)包括设于所述一端的安装盖(431),设于所述安装盖(431)底部的支座(432),一端连接所述支座(432),一端连接所述基座(10)的数根伸缩杆(433)。
9.根据权利要求1所述的一种含非对称马达转子的电机,其特征在于,所述散热槽(52)中部设有钢丝网罩(521),设于所述钢丝网罩(521)底部均距排列的数个小风扇(522),设于所述小风扇(522)底部且转动连接的链轮(523),连接所有齿轮的链条(524)。
10.根据权利要求9所述的一种含非对称马达转子的电机,其特征在于,所述风冷部件(53)包括设于所述散热槽(52)底部的套筒(531),设于所述套筒(531)内且一端连接最边缘所述链轮(523)的蜗杆(532),套设于所述转轴(31)外部的涡轮(533)。
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