KR100624817B1 - Rotor of Spoke Type Motor and Manufacturing Method - Google Patents
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Abstract
본 발명은 스포크 타입 전동기의 로터 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 특히 스테이터와; 상기 스테이터의 내부에 상기 스테이터와 소정의 공극을 두고 원주 방향으로 상호 이격되어 방사형으로 배치된 복수개의 로터 티스가 위치하고, 상기 로터 티스의 사이에 마그네트가 삽입된 로터를 포함하여 구성된 스포크 타입 전동기에 있어서; 상기 로터의 중심부에는 상기 복수개의 로터 티스의 일측을 결합하는 비자성체의 백요크(back yoke)를 구비하고, 상기 스포크 타입 전동기의 로터를 스파이럴 공법에 의하여 제조함으로써, 마그네트에서 발생되는 자속의 일부가 백요크를 통과하는 것을 억제하여 스테이터와 로터 사이에 쇄교되는 자속밀도가 증가되어 발생되는 토크가 증가되는 효과가 있다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a rotor of a spoke type electric motor and a method of manufacturing the same, particularly a stator; In the spoke type electric motor comprising a rotor with a plurality of radially disposed radially spaced apart from each other in the circumferential direction with a predetermined gap with the stator in the stator, and a magnet inserted between the rotor teeth. ; In the center of the rotor is provided with a non-magnetic back yoke to couple one side of the plurality of rotor teeth, and by manufacturing the rotor of the spoke type electric motor by the spiral method, a part of the magnetic flux generated in the magnet By suppressing the passage through the back yoke, there is an effect that the torque generated by increasing the magnetic flux density that is bridged between the stator and the rotor is increased.
스포크 타입 전동기, 로터, 마그네트, 티스, 백요크, Spoke type electric motor, rotor, magnet, tooth, back yoke,
Description
도 1은 종래 기술에 따른 세탁기용 DD 전동기의 분해 사시도,1 is an exploded perspective view of a washing machine DD motor according to the prior art,
도 2는 이상적인 스포크 타입 전동기의 로터가 도시된 단면도,2 is a sectional view showing a rotor of an ideal spoke type electric motor,
도 3은 본 발명에 따른 제 1 실시예의 스포크 타입 전동기의 로터가 도시된 단면도,3 is a sectional view showing a rotor of the spoke type electric motor of the first embodiment according to the present invention;
도 4는 본 발명에 따른 제 2 실시예의 스포크 타입 전동기의 로터가 도시된 단면도,4 is a sectional view showing a rotor of the spoke type electric motor of the second embodiment according to the present invention;
도 5는 본 발명에 따른 제 3 실시예의 스포크 타입 전동기의 로터가 도시된 단면도,5 is a cross-sectional view showing a rotor of the spoke type motor of a third embodiment according to the present invention;
도 6은 본 발명에 따른 스포크 타입 전동기의 로터의 일실시예의 제조과정이 도시된 도면,6 is a view showing a manufacturing process of an embodiment of a rotor of the spoke-type electric motor according to the present invention;
도 7은 본 발명에 따른 스포크 타입 전동기의 로터의 다른 실시예의 제조과정이 도시된 도면이다.7 is a view showing a manufacturing process of another embodiment of the rotor of the spoke-type electric motor according to the present invention.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명><Explanation of symbols on main parts of the drawings>
50 : 로터 51 : 마그네트50: rotor 51: magnet
52 : 폴 53 : 폴슈52: Paul 53: Folsch
54 : 로터 티스 55 : 백요크54: Rotor Teeth 55: Back York
55 : 돌기 56 : 홈55: protrusion 56: groove
61 : 자성체 시트 62 : 비자성체 시트61: magnetic sheet 62: non-magnetic sheet
63 : 결합시트 63a : 로터 티스부63:
63b : 백요크부 63c : 스크랩(scrap)63b:
64 : 절단 시트 65 : 적층시트64: cut sheet 65: laminated sheet
66 : 마그네트 70 : 3열 배열 시트66: magnet 70: three-row array sheet
70a, 70b : 자성체 시트 70c : 비자성체 시트70a, 70b:
71a, 72a : 로터 티스부 71b, 72b : 백요크부71a, 72a:
71c, 72c : 스크랩 74 : 절단 시트71c, 72c: scrap 74: cutting sheet
75 : 적층시트 76 : 마그네트75: laminated sheet 76: magnet
본 발명은 스포크 타입 전동기의 로터 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 특히 스포크 타입 전동기에서 비자성체의 백요크를 구비하여 전동기의 성능을 향상시키고, 로터의 조립성을 향상하는 스포크 타입 전동기의 로터 및 그 제조방법에 관 한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a rotor of a spoke type electric motor and a method of manufacturing the same. In particular, a spoke type electric motor having a non-magnetic back yoke in a spoke type electric motor improves the performance of the motor and improves the assembly of the rotor. It is about the manufacturing method.
일반적으로 전동기는 자기장 속에 도체를 자기장과 직각으로 놓고 여기에 전류를 통하면 자기장에도 직각 방향으로 전자기적인 힘이 발생한다는 전자 유도 현상을 응용한 것으로 전원의 종별에 따라 직류 전동기와 교류 전동기로 분류된다.In general, electric motors apply electromagnetic induction, in which magnetic force is generated at right angles to a magnetic field, and electromagnetic force is generated at right angles to magnetic fields. Electric motors are classified into DC motors and AC motors according to the type of power source. .
도 1은 종래 기술에 따른 세탁기용 DD 전동기의 분해 사시도, 도 2는 이상적인 스포크 타입 전동기의 로터가 도시된 단면도이다.1 is an exploded perspective view of a DD motor for a washing machine according to the prior art, and FIG. 2 is a sectional view showing a rotor of an ideal spoke type motor.
종래 기술에 따른 세탁기용 DD(Direct Drive) 전동기에 주로 사용되는 아우터 로터 타입인 BLDC 전동기는 도 1에 도시된 바와 같이 스테이터(10)와, 상기 스테이터(10)의 외측에 반경방향으로 소정의 공극을 두고 회전 가능하게 설치된 로터(20)로 이루어진다.BLDC motor, which is an outer rotor type mainly used in a DD (Direct Drive) motor for a washing machine according to the prior art, has a
상기 스테이터(10)는 링형의 코어(12)와, 상기 링형의 코어(12) 외주면에 소정의 슬롯(14)을 사이에 두고 원주방향으로 상호 이격되어 방사형으로 배열된 복수개의 티스(16)와, 상기 티스(16)에 각각 권선되어 외부 전원과 연결된 코일(18)로 구성된다.The
상기 로터(20)는 N극과 S극이 다중으로 교번된 링형상의 마그네트(21)와, 상기 마그네트(21)의 외주면이 고정되어 상기 마그네트(21)와 일체로 회전되는 로터 프레임(30)으로 구성되며, 상기 코일(18)에 전류가 흐르면 상기 스테이터(10)와 전자기적으로 상호 작용하여 회전한다.The
즉, 상기 로터는 상기 부착된 마그네트(21)에 의한 자속과 상기 스테이터(10)의 권선된 코일(18)에 흐르는 전류의 상호 작용에 의하여 발생되는 마그네트 토크에 의하여 회전한다.That is, the rotor is rotated by the magnet torque generated by the interaction of the magnetic flux by the attached
그런데 종래 기술에 따른 BLDC 전동기는 스테이터(10)의 코일(18)에서 발생하는 자속이 유도하는 자극과 로터(20)의 마그네트(21)의 자극이 이루는 상대적인 위치에 따른 자기저항의 차이가 없으므로 리럭턴스 토크에 의한 회전력을 이용할 수는 없다.However, the BLDC motor according to the related art does not have a difference in magnetic resistance according to a relative position between a magnetic pole induced by the magnetic flux generated in the
따라서 상기 BLDC 전동기를 스포크 타입 전동기로 대체하여 사용할 수 있는데, 이상적인 스포크 타입 전동기의 로터(40)는 도 2에 도시된 바와 같이, 복수개의 로터 티스(44)와 마그네트(41)가 원주 방향으로 교차하면서 방사형으로 배열된다.Therefore, the BLDC motor can be used by replacing the spoke type electric motor. As shown in FIG. 2, the
상기 로터 티스(44)는 상기 로터(40)의 중심 방향에서 방사형 리브인 폴(pole)(42)과, 상기 폴(42)의 바깥쪽 끝단에 원주방향으로 돌기를 이루는 폴 슈(Pole Shoe)(43)로 구성되어 전체적으로 하나의 로터 티스(44)의 단면은'T' 형상을 이룬다.The
그리고 이웃하는 상기 폴(42)과 폴(42) 사이에 상기 마그네트(41)는 서로 같은 자극이 마주보도록 방사형으로 배열되며, 상기 폴 슈(43)가 상기 마그네트(41)를 고정시킨다.The
상기 이상적인 스포크 타입 전동기의 로터는 상기 마그네트(41)가 마주보면 서 배열되어 상기 로터 티스(44)에 자속이 집중되므로 스테이터의 코일에서 발생되는 자속이 유도하는 자극과 로터(40)의 마그네트(41)의 자극이 이루는 상대적인 위치에 따른 자기저항의 차이가 생기게 되어 리럭턴스 토크에 의한 회전력이 추가로 발생한다.The rotor of the ideal spoke type electric motor is arranged with the
그러나 상기 로터 티스(44) 및 마그네트(41)는 원주 방향으로 분할 코어의 형태가 되어 고정되기가 어렵고, 또한 상기 로터(40)의 중심부에서의 누설 자속이 발생하지 않도록 하기 위해서는 결국 로터 티스(44) 및 마그네트(41) 사이에 이들을 조립하기 위한 부품이 별도로 필요하고, 추가적인 제조공정이 요구되는 문제점이 있다.However, the
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 스포크 타입 전동기의 로터에서 중앙부에 링형의 비전도체의 백요크를 구비하여 로터의 제조 시에 로터 티스 및 마그네트의 조립이 용이한 스포크 타입 전동기의 로터 및 그 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, a spoke having a back yoke of the ring-shaped non-conductor in the center of the rotor of the spoke-type motor is easy to assemble the rotor teeth and magnet during manufacture of the rotor It is an object of the present invention to provide a rotor of a type electric motor and a method of manufacturing the same.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 스포크 타입 전동기 로터는 스테이터와; 상기 스테이터의 내부에 상기 스테이터와 소정의 공극을 두고 원주 방향으로 상호 이격되어 방사형으로 배치된 복수개의 로터 티스가 위치하고, 상기 로터 티스의 사이에 마그네트가 삽입된 로터를 포함하여 구성된 스포크 타입 전동기에 있어서; 상기 로터의 중심부에는 상기 복수개의 로터 티스의 일측을 결합하는 비자성체의 링형상의 백요크(back yoke)가 구비된다.The spoke type electric motor rotor according to the present invention for solving the above problems is a stator; In the spoke type electric motor comprising a rotor with a plurality of radially disposed radially spaced apart from each other in the circumferential direction with a predetermined gap with the stator in the stator, and a magnet inserted between the rotor teeth. ; A central portion of the rotor is provided with a ring-shaped back yoke of a nonmagnetic material coupling one side of the plurality of rotor teeth.
또한, 상기 백요크에는 상기 전동기에 의하여 회전하는 샤프트와 연결하기 용이하도록 돌기 또는 홈이 형성된다.In addition, the back yoke is provided with a protrusion or a groove so as to easily connect with the shaft rotated by the electric motor.
이와 같은 스포크 타입 전동기 로터의 제조방법은 자성체와 비자성체가 길이 방향으로 결합된 결합 시트를 결합된 부분으로부터 상기 자성체 면에는 결합시트의 길이 방향으로 연속하여 로터 티스가 형성되고, 상기 비자성체 면에는 결합시트의 길이 방향으로 연속하여 백요크가 형성되도록 절단하는 절단과정과; 상기 절단된 시트를 원주방향으로 스파이럴공법으로 적층하는 적층과정과; 상기 적층된 시트가 소정의 두께를 형성하는 링이 되었을 때 적층방향으로 결합하는 조립과정과; 상기 로터 티스부 사이에 마그네트를 압입하는 압입과정으로 구성된다.In the method of manufacturing the spoke type electric motor rotor, a rotor tooth is continuously formed in the length direction of the coupling sheet on the magnetic surface from a portion where the magnetic sheet and the nonmagnetic material are bonded in the longitudinal direction, and the rotor teeth are formed on the magnetic surface. A cutting process of cutting the back yoke continuously in the longitudinal direction of the bonding sheet; A lamination process of laminating the cut sheets in the circumferential direction by a spiral method; An assembling process of joining in the lamination direction when the laminated sheet becomes a ring having a predetermined thickness; It consists of a press-fit process of pressing the magnet between the rotor tooth portion.
또한, 상기 결합시트는 가로로 긴 자성체 시트와 비자성체 시트를 용접한다.In addition, the bonding sheet welds the transversely long magnetic sheet and the nonmagnetic sheet.
또한, 상기 결합시트는 2개의 자성체 시트 사이에 비자성체 시트가 결합될 수도 있다.In addition, the non-magnetic sheet may be bonded between the two magnetic sheets in the bonding sheet.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명에 따른 제 1 실시예의 스포크 타입 전동기의 로터가 도시된 단면도이다.3 is a sectional view showing a rotor of the spoke type electric motor of the first embodiment according to the present invention.
본 발명에 따른 제 1 실시예의 스포크 타입 전동기의 로터는 중앙에 링형으로 비전도체인 백요크(55)와, 상기 백요크(55)의 원주방향으로 방사형으로 소정의 거리를 두고 배열된 복수개의 로터 티스(54)와, 이웃하는 상기 로터 티스(54) 사이에 구비되는 복수개의 마그네트(51)로 구성된다.The rotor of the spoke type electric motor of the first embodiment according to the present invention is a plurality of rotors arranged radially at a predetermined distance in the circumferential direction of the
상기 로터 티스(54)는 상기 로터(50)의 중심 방향에서 방사형으로 구성된 리브인 폴(pole)(52)과, 상기 폴(52)의 바깥쪽 끝단에 원주방향으로 돌기를 이루는 폴 슈(Pole Shoe)(53)로 구성되어 전체적으로 하나의 로터 티스(54)의 단면은'T' 형상을 이룬다.The
그리고 이웃하는 상기 폴(52)과 폴(52) 사이에 상기 마그네트(41)는 서로 같은 자극이 마주보도록 방사형으로 배열되며, 상기 폴 슈(53)가 상기 마그네트(51)를 고정시킨다.The
상기 제 1 실시예의 스포크 타입 전동기의 로터는 상기 마그네트(51)가 마주보면서 배열되어 상기 로터 티스(54)에 자속이 집중되므로 스테이터의 코일에서 발생되는 자속이 유도하는 자극과 로터(50)의 마그네트(51)의 자극이 이루는 상대적인 위치에 따라 생기는 자기저항의 차이에 의한 리럭턴스 토크와 상기 부착된 마그네트(51)에 의한 자속과 상기 스테이터의 권선된 코일에 흐르는 전류의 상호 작용에 의하여 발생되는 마그네트 토크에 의하여 회전한다.The rotor of the spoke type electric motor of the first embodiment is arranged with the
여기서 상기 백요크(55)는 비자성체를 사용하였으므로 자속이 통과할 수 없으며, 상기 마그네트(51)에서 발생되는 모든 자속은 상기 로터 티스(54)를 통과하여 스테이터로 유입되고 발생되는 토크의 크기는 증가한다.Since the
도 4는 본 발명에 따른 제 2 실시예의 스포크 타입 전동기의 로터가 도시된 단면도이다.4 is a sectional view showing a rotor of the spoke type motor of the second embodiment according to the present invention.
본 실시예에 따른 스포크 타입 전동기 로터는 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 백요크(55)의 내부면의 상하 및 좌우에 각각 하나식 볼록하게 돌출된 돌기(55a)가 형성되고, 상기 백요크의 돌기(55a) 이외의 구성은 본 발명의 제 1 실시예와 동일하므로 동일부호를 사용하고 그 상세한 설명은 생략한다.As shown in FIG. 4, the spoke type electric motor rotor according to the present embodiment has
상기 로터(50)는 조립 후에 세탁기의 축과 연결되고, 상기 돌기(55a)는 세탁 축(미도시)의 홈과 맞물리도록 조립된다.The
도 5는 본 발명에 따른 제 3 실시예의 스포크 타입 전동기의 로터가 도시된 단면도이다.Fig. 5 is a sectional view showing the rotor of the spoke type electric motor of the third embodiment according to the present invention.
본 실시예에 따른 스포크 타입 전동기 로터는 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 백요크(55)의 내부면의 상하 및 좌우에 각각 하나식 오목하게 내부로 굴곡된 홈(55b)이 형성되고, 상기 백요크의 홈(55b) 이외의 구성은 본 발명의 제 1 실시예와 동일하므로 동일부호를 사용하고 그 상세한 설명은 생략한다.As shown in FIG. 5, the spoke type electric motor rotor according to the present exemplary embodiment includes
상기 로터(50)는 조립 후에 세탁기의 축과 연결되고, 상기 홈(55b)은 세탁 축(미도시)의 돌기와 맞물리도록 조립된다.The
도 6은 본 발명에 따른 스포크 타입 전동기의 로터의 일실시예의 제조과정이 도시된 도면, 도 7은 본 발명에 따른 스포크 타입 전동기의 로터의 다른 실시예의 제조과정이 도시된 도면이다.6 is a view illustrating a manufacturing process of an embodiment of a rotor of a spoke type motor according to the present invention, and FIG. 7 is a view illustrating a manufacturing process of another embodiment of a rotor of a spoke type electric motor according to the present invention.
본 발명에 따른 스포크 타입 전동기의 로터의 제조방법의 일실시예는 도 6에 도시된 순서와 같이, 먼저 자성체 시트(61)와 비자성체 시트(62)를 길이 방향으로 용접하여 결합 시트(63)를 형성한다(a단계, b단계).One embodiment of the manufacturing method of the rotor of the spoke-type electric motor according to the present invention, as shown in Figure 6, first the
상기 결합 시트(63)를 결합된 부분으로부터 상기 자성체 면에는 결합시트의 길이 방향으로 연속하여 폴과 폴 슈로 구성되는 로터 티스부(63a)를 형성하고, 상기 비자성체 면에는 결합시트의 길이 방향으로 연속하여 백요크부(63b)가 형성되도록 절단하여 복수개의 절단시트(64)를 만든다.(c단계)From the portion where the
여기서 상기 이웃하는 폴 슈는 최대한 밀착되도록 하여 스크랩 부분(63c)이 최소화되도록 하고, 동시에 발생되는 토크가 최대화되도록 설계하는 것이 바람직하다.The neighboring pole shoe is preferably designed to be as close as possible to minimize the scrap portion (63c), and to maximize the torque generated at the same time.
상기 절단 시트(64)는 원주방향으로 나선형으로 스파이럴 공법으로 적층하되 상기 이웃하는 로터 티스부(63a)는 서로 이격되는 슬롯이 형성되어 후술할 마그네트가 삽입되도록 한다.(d단계)The
상기 절단시트(64)가 소정의 두께를 형성하면 적층방향으로 상기 시트를 결합하여 적층시트(65)를 조립한다.(e단계)When the
상기 적층시트(65)의 로터 티스부 사이에 형성되는 공간에는 복수개의 마그네트(66)를 압입하되, 이웃하는 마그네트(66)는 N극과 S극이 서로 같은 극이 마주보며 대응되도록 순차적으로 삽입한다.(f단계)The
그리고 본 발명에 따른 스포크 타입 전동기의 로터 제조방법의 다른 실시예는 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 결합시트는 양쪽에 구비된 자성체 시트(70a, 70b) 사이에 중앙에 비자성체 시트(70c)가 배열된 3열 시트(70)를 사용하는데, 상기 3열 시트(70)는 이를 제작시에 이미 3열로 배열되어 생산된다. 이러한 상기 3열 시트(70) 양쪽의 자성체 부분에서 로터 티스부(71a, 72a)가 구비하고 중앙의 비자성체 부분에서는 백요크(71b, 72b)가 구비되도록 시트를 절단한다.(a단계, b단계)And another embodiment of the rotor manufacturing method of the spoke-type electric motor according to the invention is shown in Figure 7, the coupling sheet is a
즉, 상기 3열 시트(70)에서 상기 자성체 부분과 비자성체가 결합된 부분에서 양쪽에 형성된 자성체 면에는 결합시트의 길이 방향으로 연속하여 로터 티스부(71a, 72a)가 폴과 폴 슈 부분이 형성되고, 상기 비자성체 면에는 결합시트의 길이 방향으로 연속하여 백요크부(71b, 72b)가 형성되도록 절단한다.That is, the magnetic teeth formed on both sides of the magnetic sheet portion and the nonmagnetic material in the three-
상기 이웃하는 폴 슈는 서로 이웃하도록 하여 스크랩부(71c, 72c)를 줄일 수 있고, 상기 백요크부(71b, 72b)는 중앙이 상하로 절단된다.The neighboring pole shoes may be adjacent to each other to reduce the
그리고, 이하 상기 결합 시트를 적층하는 과정(c단계), 이를 결합하는 과정(d단계), 여기에 마그네트를 압입하는 과정(e단계)은 본 발명의 일실시예와 동일하므로 그 상세한 설명은 생략한다.Then, the process of laminating the bonding sheet (step c), the process of bonding it (d step), the process of pressing the magnet here (e step) is the same as the embodiment of the present invention, so the detailed description thereof is omitted. do.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 스포크 타입 전동기의 로터는 비자성체를 사용하여 상기 로터의 백요크를 형성함으로써, 마그네트에서 발생되는 자속의 일부가 백요크를 통과하는 것을 억제하여 발생되는 모든 자속이 티스를 통하여 스테이터를 통과하도록 유도하여 스테이터와 로터 사이에 쇄교되는 자속밀도를 증가시키고, 결국 발생되는 토크가 증가되는 이점이 있다.The rotor of the spoke type electric motor according to the present invention configured as described above forms a back yoke of the rotor by using a nonmagnetic material, thereby suppressing a part of the magnetic flux generated from the magnet passing through the back yoke. Induces the passage through the stator to increase the magnetic flux density bridged between the stator and the rotor, resulting in an increased torque.
또한, 비자성체로 구성된 백요크에 전동기축을 연결하는 경우에 백요크에 돌기 또는 홈을 구비하여 전동기 축과의 연결할 때 전동기 제조 작업이 용이해지는 이점이 있다.In addition, when the motor shaft is connected to the back yoke made of a non-magnetic material, there is an advantage in that the motor manufacturing operation is facilitated when the back yoke is provided with protrusions or grooves to connect the motor shaft.
그리고 본 발명에 따른 스포크 타입 전동기의 로터 제조방법은 자성체 시트와 비자성체 시트를 용접한 결합시트를 사용하여 스파이럴 공법을 적용함으로써 스크랩을 최소하면서 로터를 제조하여 생산원가를 낮출 수 있는 이점이 있다.In addition, the rotor manufacturing method of the spoke type electric motor according to the present invention has an advantage of lowering the production cost by manufacturing the rotor while minimizing scrap by applying a spiral method using a bonding sheet welded with a magnetic sheet and a nonmagnetic sheet.
또한, 자성체와 비자성체로 이루어진 시트를 이용함으로서, 결합 시트의 제작함에 있어서 용접 공정에 소요되는 비용을 줄일 수 있는 이점이 있다.In addition, by using a sheet made of a magnetic material and a non-magnetic material, there is an advantage that can reduce the cost required for the welding process in the manufacture of the bonding sheet.
또한, 2개의 자성체 부분과 그 사이 위치하는 비자성체로 이루어진 3열 배열시트를 사용하면 한꺼번에 2 파트를 절단할 수 있어 생산원가를 낮출 수 있는 이점이 있다.In addition, the use of a three-column array sheet made of two magnetic parts and a nonmagnetic material positioned therebetween can cut two parts at a time, thereby reducing the production cost.
Claims (7)
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