TWI706624B - 馬達循環冷卻系統及其油冷馬達結構 - Google Patents
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Abstract
一種馬達循環冷卻系統，包含一馬達殼體、一油冷馬達結構以及一回油組件。油冷馬達結構設置於馬達殼體，包含一轉軸、一轉子襯套、一轉子組件及一定子組件。轉軸樞接於馬達殼體，開設有相連通之一軸孔與一側向開孔。轉子襯套套設於轉軸，開設有自一內側壁貫穿轉子襯套而延伸至一外側壁之一噴油通道，噴油通道連通於側向開孔。轉子組件套設外側壁。定子組件固設於馬達殼體，包含多個開設有一開槽之絕緣架。回油組件連通於馬達殼體與軸孔，用以將容置於內部空間之冷卻油送入軸孔。其中，當轉子組件帶動轉子襯套與轉軸轉動時，冷卻油是由轉子襯套甩出噴向線圈。
Description
本發明係關於一種馬達循環冷卻系統及其油冷馬達結構，尤其是指一種利用轉子組件轉動來將冷卻油噴甩至線圈以進行冷卻之馬達循環冷卻系統及其油冷馬達結構。
近年來永磁同步馬達技術成熟發展，其具有高功率密度、高效率及體積小之特點，電機為追求高效率，會針對馬達的散熱方式做調整以降低馬達溫度，使馬達效率再次提升，達到更佳的節能效果。
一般來說，傳統氣冷式的馬達，很容易因為運轉時間過長，或者連續的加速與減速，使得馬達線圈的溫度升高，而馬達中的磁鐵在高溫的環境下很容易有退磁的風險。相對的，由於油冷式馬達可利用冷卻油直接接觸定子或磁鐵，因此可以快速的帶走熱量，使馬達在各種運作模式下皆能有效的控制住溫度，以維持馬達效率，並能大幅達到節能的效果；然而，在現有技術中，油冷式馬達大都是直接將輸油管路設置在馬達殼體上，進而透過馬達殼體間接地與定子線圈進行熱交換，因此所能達到的冷卻效果仍然有一定的限度。
有鑒於在現有技術中，油冷式馬達的效率雖然會比水冷式馬達好，但由於油冷式馬達大都是將油路設置於馬達殼體內，進而透過間接熱傳的方式來對馬達線圈進行散熱冷卻，也因此所能冷卻的效果仍然有限；緣此，本發明之主要目的在於提供一種馬達循環冷卻系統及其油冷馬達結構，可以將冷卻油直接接觸到馬達線圈，藉以有效的降低馬達線圈之溫度。
如上所述，本發明為解決先前技術之問題，所採用之必要技術手段為提供一種油冷馬達結構，油冷馬達結構係設置於一馬達殼體，馬達殼體具有一內部空間與一底部回油孔，內部空間容置有一冷卻油，底部回油孔係連通於內部空間，油冷馬達結構包含一轉軸、一轉子襯套、一轉子組件以及一定子組件。
轉軸係可轉動地穿設於馬達殼體，並且開設有一軸孔與至少一連通於軸孔之側向開孔，且軸孔係連通於一回油組件，回油組件係連通於底部回油孔，用以將冷卻油經由軸孔送入轉軸中。轉子襯套係於內部空間套設於轉軸，具有一貼合於轉軸之內側壁與一遠離轉軸之外側壁，並且開設有至少一自內側壁貫穿轉子襯套而延伸至外側壁之噴油通道，且至少一噴油通道於內側壁連通於至少一側向開孔。轉子組件係套設外側壁，且至少一噴油通道係在外側壁上露出於轉子組件外。
定子組件係固設於馬達殼體，與轉子襯套之間具有一與至少一噴油通道相連通之延伸空間，且定子組件包含複數個絕緣架以及複數個線圈。複數個絕緣架係位於內部空間，各絕緣架包含一繞線部以及一阻隔部。繞線部係遠離轉子組件。阻隔部係位於繞線部與轉子組件之間，並開設有至少一開槽。複數個線圈係分別纏繞於絕緣架之繞線部，並且在絕緣架之至少一開槽處局部裸露於延伸空間。
其中，當轉子組件帶動轉子襯套與轉軸轉動時，轉軸係將回油組件所送入之冷卻油經由至少一側向開孔甩入至少一噴油管路中，而轉子襯套更將至少一噴油管路中之冷卻油經由至少一噴油通道甩出，使冷卻油穿過延伸空間與至少一開槽而接觸到線圈。
在上述必要技術手段所衍生之一附屬技術手段中，外側壁開設有複數個連通至少一噴油通道之出油口，且噴油通道包含至少一主噴油管路與複數個個分支噴油管路，至少一主噴油管路係於內側壁處連通於至少一側向開孔，分支噴油管路係分別由至少一主噴油管路延伸至出油口。
在上述必要技術手段所衍生之一附屬技術手段中，轉子襯套包含一轉軸連接端部與一轉子連接端部，轉軸連接端部係套設於轉軸，並具有內側壁，轉子連接端部係一體成型地連結於轉軸連接端部，並遠離轉軸，且轉子連接端部具有外側壁。
在上述必要技術手段所衍生之一附屬技術手段中，定子組件更包含一定子結構，定子結構包含複數個定子齒部，絕緣架之繞線部係分別套設於定子齒部。
本發明為解決先前技術之問題，所採用之另一必要技術手段為提供一種馬達循環冷卻系統，包含一馬達殼體、一油冷馬達結構以及一回油組件。馬達殼體係具有一內部空間與一底部回油孔，內部空間容置有一冷卻油，底部回油孔係連通於內部空間。
油冷馬達結構包含一轉軸、一轉子襯套、一轉子組件以及一定子組件。轉軸係可轉動地穿設於馬達殼體，並且開設有一軸孔與至少一連通於軸孔之側向開孔。轉子襯套係於內部空間套設於轉軸，具有一貼合於轉軸之內側壁與一遠離轉軸之外側壁，並且開設有至少一自內側壁貫穿轉子襯套而延伸至外側壁之噴油通道，且至少一噴油通道於內側壁連通於至少一側向開孔。轉子組件係套設外側壁，且至少一噴油通道係在外側壁上露出於轉子組件外。
定子組件係固設於馬達殼體，與轉子襯套之間具有一與至少一噴油通道相連通之延伸空間，且定子組件包含複數個絕緣架以及複數個線圈。複數個絕緣架係位於內部空間，各絕緣架包含一繞線部以及一阻隔部。繞線部係遠離轉子組件，阻隔部係位於繞線部與轉子組件之間，並開設有至少一開槽。複數個線圈係分別纏繞於絕緣架之繞線部，並且在絕緣架之至少一開槽處局部裸露於延伸空間。回油組件係連通於底部回油孔與軸孔，用以將容置於內部空間之冷卻油送入軸孔。
其中，當轉子組件帶動轉子襯套與轉軸轉動時，轉軸係將回油組件所送入之冷卻油經由至少一側向開孔甩入至少一噴油管路中，而轉子襯套更將至少一噴油管路中之冷卻油經由至少一噴油通道甩出，使冷卻油穿過延伸空間與至少一開槽而接觸到線圈。
在上述必要技術手段所衍生之一附屬技術手段中，外側壁開設有複數個連通至少一噴油通道之出油口，且噴油通道包含至少一主噴油管路與複數個個分支噴油管路，至少一主噴油管路係於內側壁處連通於至少一側向開孔，分支噴油管路係分別由至少一主噴油管路延伸至出油口。
在上述必要技術手段所衍生之一附屬技術手段中，轉子襯套包含一轉軸連接端部與一轉子連接端部，轉軸連接端部係套設於轉軸，並具有內側壁，轉子連接端部係一體成型地連結於轉軸連接端部，並遠離轉軸，且轉子連接端部具有外側壁。
在上述必要技術手段所衍生之一附屬技術手段中，定子組件更包含一定子結構，定子結構包含複數個定子齒部，絕緣架之繞線部係分別套設於定子齒部。
在上述必要技術手段所衍生之一附屬技術手段中，馬達循環冷卻系統更包含一熱交換器，係設置於油冷馬達結構與回油組件之間，並分別連通於底部回油孔與回油組件，用以將底部回油孔所送出之冷卻油進行冷卻降溫。
如上所述，本發明之冷馬達結構是在轉子組件受到定子組件之磁力作用而轉動時，透過轉子組件連結轉子襯套與轉軸，進而帶動轉軸與轉子襯套轉動，而由於本發明在轉軸開設有軸孔側向開孔，因此經由軸孔進入轉軸內之冷卻油會在轉軸旋轉時產生離心力，並由側向開孔甩入相連通之噴油通道中，且由於轉子襯套同樣也受到轉子組件之帶動而旋轉，因此進入噴油通道內之冷卻油並會由外側壁朝絕緣架噴甩出，此時由於本發明之絕緣架開設有開槽，因此冷卻油會穿過開槽而直接接觸到設置於絕緣架之線圈，進而使冷卻油直接對線圈冷卻而有效的降低線圈之溫度。
承上所述，本發明之馬達循環冷卻系統更將馬達殼體內之冷卻油經由回油組件回送至轉軸，因此可以有效的循環對線圈進行冷卻降溫，而本發明在回油組件與馬達殼體之間設置熱交換器更能有效地使冷卻油之溫度降低，藉以有效增加冷卻油回流至油冷馬達結構時之溫度。
請參閱第一圖與第二圖，第一圖係顯示本發明第一較佳實施例所提供之油冷馬達結構之立體示意圖；第二圖係顯示本發明第一較佳實施例所提供之油冷馬達結構之剖面示意圖。如圖所示，一種油冷馬達結構1包含一轉軸11、一轉子襯套12、一轉子組件13、一定子組件14以及一固定框架15。
轉軸11包含一第一端部111與一第二端部112。第一端部111開設有一軸孔1111，且第一端部111與第二端部112之間更開設有二側向開孔1112（圖中僅標示一個），二側向開孔1112是分別連通於軸孔1111。在本實施例中，軸孔1111是沿轉軸11之軸心開設，而二側向開孔1112是沿轉軸11之徑向貫通至轉軸11之軸心，進而連通於軸孔1111。
轉子襯套12是套設於轉軸11，並且包含一轉軸連接端部121與一轉子連接端部122。轉軸連接端部121具有一貼合於轉軸11之內側壁1211。轉子連接端部122具有一遠離轉軸11之外側壁1221。其中，轉子襯套12更開設有一自內側壁1211貫穿轉子襯套12而延伸至外側壁1221之二出油口12211之噴油通道123，且噴油通道123包含二主噴油管路1231（圖中僅標示一個）與四個分支噴油管路1232（圖中僅標示一個）；在本實施例中，二主噴油管路1231是分別於內側壁1211處連通於二側向開孔1112，而四個分支噴油管路1232則是以兩個為一組分別由主噴油管路1231延伸至二出油口12211，換句話說，每一個主噴油管路1231都連通兩個分支噴油管路1232。
轉子組件13係套設外側壁1221，並且包含一轉子套環131與複數個磁石132（圖中僅標示一個），轉子套環131是套設並貼合於外側壁1221，而複數個磁石132則是分別間隔地穿設於轉子套環131中；此外，在本實施例中，轉子套環131之內側係埋設於外側壁1221中，而二出油口12211則分別露出於轉子組件13外，而不會受到轉子組件13所阻擋。
定子組件14包含一定子結構141、複數個絕緣架142（圖中僅標示一個）以及複數個線圈143（圖中僅標示一個）。定子結構141包含複數個定子齒部1411（圖中僅標示一個）；其中，定子結構141在本實施例是由複數個定子齒拚接所組成，但不限於此，在其他實施例中，亦可是一體成型地的結構。
複數個絕緣架142各包含一繞線部1421以及一阻隔部1422。繞線部1421是套設於定子齒部1411，並遠離轉子組件13。阻隔部1422是位於繞線部1421與轉子組件13之間，並開設有三個開槽S（圖中僅標示一個），且阻隔部1422與轉子連接端部122之間具有一與出油口12211相連通之延伸空間（圖未標示）。複數個線圈143是分別纏繞於複數個絕緣架142之繞線部1421，並且在開槽S處局部裸露於延伸空間。固定框架15在本實施例中為環形框架，用以固定住定子組件14。
請繼續參閱第二圖與第三圖，第三圖係顯示本發明第一較佳實施例所提供之油冷馬達結構之平面示意圖。如圖所示，由於轉軸11、轉子襯套12與轉子組件13是會相對於定子組件14轉動，因此實務上，定子組件14是透過固定框架15固定於一馬達殼體（圖未示）上，而轉軸11則是可轉動地設置於馬達殼體上，藉以使轉子組件13可以相對於定子組件14轉動；然而，當轉軸11帶動轉子襯套12與轉子組件13轉動時，藉由軸孔1111進入轉軸11中的冷卻油會因為轉軸11的轉動而由側向開孔1112甩入噴油通道123，在冷卻油進入轉子襯套12中之噴油通道123時，由於轉子襯套12也會隨著轉軸11轉動，因此會再進一步由出油口12211甩出，並穿過阻隔部1422與轉子連接端部122間之延伸空間與開槽S，進而接觸到線圈143，藉以有效的對線圈143進行冷卻降溫。此外，雖然在本實施例中，是以二側向開孔1112透過二噴油通道123分別連通至二出油口12211，然而在其他實施例中，即使只有一側向開孔1112、一噴油通道123與一出油口12211，也是可以有效地將冷卻油甩向線圈143。
請一併參閱第一圖至第四圖，第四圖係顯示本發明第二較佳實施例所提供之馬達循環冷卻系統之系統示意圖。如圖所示，一種馬達循環冷卻系統100包含一馬達殼體10、上述之油冷馬達結構1、一熱交換器2以及一回油組件3。
馬達殼體10係具有一內部空間MS與一底部回油孔101；其中，內部空間MS容置有一冷卻油（圖未標示），而底部回油孔101是連通於內部空間MS。
油冷馬達結構1之主要結構如上述第一較佳實施例所述，以下針對油冷馬達結構1與馬達殼體10之連結關係進行敘述。
承上所述，轉軸11是可轉動地穿設於馬達殼體10，而在實務上，轉軸11之第一端部111與第二端部112是分別透過軸承穿設於馬達殼體10，藉以使轉軸11可相對於馬達殼體10轉動。轉子襯套12是在內部空間MS內套設於轉軸11。而定子組件14則是透過固定框架15固接於馬達殼體10，藉以使轉軸11、轉子襯套12以及轉子組件13可相對於定子組件14轉動。
熱交換器2是連通於底部回油孔101，用以將內部空間MS之冷卻油進行冷卻；在實務上，熱交換器2例如可以是利用水冷式或氣冷式進行散熱的管路。
回油組件3是連通於熱交換器2與軸孔1111，用以將經過熱交換器2進行散熱降溫之冷卻油經由軸孔1111送回轉軸11內，使經過冷卻降溫之冷卻油可以再次透過轉軸11與轉子襯套12之轉動而噴甩至線圈143，進而使得線圈143可以持續地進行散熱。
綜上所述，由於現有技術之油冷式馬達是將油路設置於馬達殼體內，進而透過間接熱傳的方式來對馬達線圈進行散熱，因此冷卻的效力有限；相較於此，本發明所提供之油冷馬達結構是在轉子組件受到定子組件之磁力作用而轉動時，透過轉子組件連結轉子襯套與轉軸，進而帶動轉軸與轉子襯套轉動，而由於本發明在轉軸開設有軸孔側向開孔，因此經由軸孔進入轉軸內之冷卻油會在轉軸旋轉時產生離心力，並由側向開孔甩入相連通之噴油通道中，且由於轉子襯套同樣也受到轉子組件之帶動而旋轉，因此進入噴油通道內之冷卻油並會由外側壁朝絕緣架噴甩出，此時由於本發明之絕緣架開設有開槽，因此冷卻油會穿過開槽而直接接觸到設置於絕緣架之線圈，進而使冷卻油直接對線圈冷卻而有效的降低線圈之溫度。此外，由於本發明之馬達循環冷卻系統更將馬達殼體內之冷卻油經由回油組件回送至轉軸，因此可以有效的循環對線圈進行冷卻降溫，而本發明在回油組件與馬達殼體之間設置熱交換器更能有效地使冷卻油之溫度降低，藉以有效增加冷卻油回流至油冷馬達結構時之溫度。
藉由以上較佳具體實施例之詳述，係希望能更加清楚描述本發明之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明之範疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的範疇內。
| 100 | 馬達循環冷卻系統 |
| 10 | 馬達殼體 |
| 101 | 底部回油孔 |
| 1 | 油冷馬達結構 |
| 11 | 轉軸 |
| 111 | 第一端部 |
| 1111 | 軸孔 |
| 1112 | 側向開孔 |
| 112 | 第二端部 |
| 12 | 轉子襯套 |
| 121 | 轉軸連接端部 |
| 1211 | 內側壁 |
| 122 | 轉子連接端部 |
| 1221 | 外側壁 |
| 12211 | 出油口 |
| 123 | 噴油通道 |
| 1231 | 主噴油管路 |
| 1232 | 分支噴油管路 |
| 13 | 轉子組件 |
| 131 | 轉子套環 |
| 132 | 磁石 |
| 14 | 定子組件 |
| 141 | 定子結構 |
| 1411 | 定子齒部 |
| 142 | 絕緣架 |
| 1421 | 繞線部 |
| 1422 | 阻隔部 |
| 143 | 線圈 |
| 15 | 固定框架 |
| 2 | 熱交換器 |
| 3 | 回油組件 |
| S | 開槽 |
| MS | 內部空間 |
第一圖係顯示本發明第一較佳實施例所提供之油冷馬達結構之立體示意圖；
第二圖係顯示本發明第一較佳實施例所提供之油冷馬達結構之剖面示意圖；
第三圖係顯示本發明第一較佳實施例所提供之油冷馬達結構之平面示意圖；以及
第四圖係顯示本發明第二較佳實施例所提供之馬達循環冷卻系統之系統示意圖。
| 1 | 油冷馬達結構 |
| 11 | 轉軸 |
| 111 | 第一端部 |
| 1111 | 軸孔 |
| 1112 | 側向開孔 |
| 112 | 第二端部 |
| 12 | 轉子襯套 |
| 121 | 轉軸連接端部 |
| 1211 | 內側壁 |
| 122 | 轉子連接端部 |
| 1221 | 外側壁 |
| 12211 | 出油口 |
| 123 | 噴油通道 |
| 1231 | 主噴油管路 |
| 1232 | 分支噴油管路 |
| 13 | 轉子組件 |
| 131 | 轉子套環 |
| 132 | 磁石 |
| 14 | 定子組件 |
| 141 | 定子結構 |
| 1411 | 定子齒部 |
| 142 | 絕緣架 |
| 1421 | 繞線部 |
| 1422 | 阻隔部 |
| 143 | 線圈 |
| 15 | 固定框架 |
Claims (7)
- 一種油冷馬達結構，係設置於一馬達殼體，該馬達殼體具有一內部空間與一底部回油孔，該內部空間容置有一冷卻油，該底部回油孔係連通於該內部空間，該油冷馬達結構包含：一轉軸，係可轉動地穿設於該馬達殼體，並且開設有一軸孔與至少一連通於該軸孔之側向開孔，且該軸孔係連通於一回油組件，該回油組件係連通於該底部回油孔，用以將該冷卻油經由該軸孔送入該轉軸中；一轉子襯套，係於該內部空間套設於該轉軸，具有一貼合於該轉軸之內側壁與一遠離該轉軸之外側壁，並且開設有至少一自該內側壁貫穿該轉子襯套而延伸至該外側壁之噴油通道，該外側壁開設有複數個出油口，該至少一噴油通道包含至少一主噴油管路與複數個分支噴油管路，該至少一主噴油管路係於該內側壁處連通於該至少一側向開孔，該些分支噴油管路係分別由該至少一主噴油管路延伸至該些出油口；一轉子組件，係套設該外側壁，且該至少一噴油通道係在該外側壁上露出於該轉子組件外；以及一定子組件，係固設於該馬達殼體，與該轉子襯套之間具有一與該至少一噴油通道相連通之延伸空間，且該定子組件包含：複數個絕緣架，係位於該內部空間，各絕緣架包含：一繞線部，係遠離該轉子組件；以及一阻隔部，係位於該繞線部與該轉子組件之間，並 開設有至少一開槽；以及複數個線圈，係分別纏繞於該些絕緣架之該繞線部，並且在該些絕緣架之該至少一開槽處局部裸露於該延伸空間；其中，當該轉子組件帶動該轉子襯套與該轉軸轉動時，該轉軸係將該回油組件所送入之該冷卻油經由該至少一側向開孔甩入該至少一噴油管路中，而該轉子襯套更將該至少一噴油管路中之該冷卻油經由該至少一噴油通道甩出，使該冷卻油穿過該延伸空間與該至少一開槽而接觸到該些線圈。
- 如申請專利範圍第1項所述之油冷馬達結構，其中，該轉子襯套包含一轉軸連接端部與一轉子連接端部，該轉軸連接端部係套設於該轉軸，並具有該內側壁，該轉子連接端部係一體成型地連結於該轉軸連接端部，並遠離該轉軸，且該轉子連接端部具有該外側壁。
- 如申請專利範圍第1項所述之油冷馬達結構，其中，該定子組件更包含一定子結構，該定子結構包含複數個定子齒部，該些絕緣架之該繞線部係分別套設於該些定子齒部。
- 馬達循環冷卻系統，包含：一馬達殼體，係具有一內部空間與一底部回油孔，該內部空間容置有一冷卻油，該底部回油孔係連通於該內 部空間；一油冷馬達結構，包含：一轉軸，係可轉動地穿設於該馬達殼體，並且開設有一軸孔與至少一連通於該軸孔之側向開孔；一轉子襯套，係於該內部空間套設於該轉軸，具有一貼合於該轉軸之內側壁與一遠離該轉軸之外側壁，並且開設有至少一自該內側壁貫穿該轉子襯套而延伸至該外側壁之噴油通道，該外側壁開設有複數個出油口，該至少一噴油通道包含至少一主噴油管路與複數個分支噴油管路，該至少一主噴油管路係於該內側壁處連通於該至少一側向開孔，該些分支噴油管路係分別由該至少一主噴油管路延伸至該些出油口；一轉子組件，係套設該外側壁，且該至少一噴油通道係在該外側壁上露出於該轉子組件外；以及一定子組件，係固設於該馬達殼體，與該轉子襯套之間具有一與該至少一噴油通道相連通之延伸空間，且該定子組件包含：複數個絕緣架，係位於該內部空間，各絕緣架包含：一繞線部，係遠離該轉子組件；以及一阻隔部，係位於該繞線部與該轉子組件之間，並開設有至少一開槽；以及複數個線圈，係分別纏繞於該些絕緣架之該繞線部，並且在該些絕緣架之該至少一開槽處局部裸露於該延伸空間；以及 一回油組件，係連通於該底部回油孔與該軸孔，用以將容置於該內部空間之該冷卻油送入該軸孔；其中，當該轉子組件帶動該轉子襯套與該轉軸轉動時，該轉軸係將該回油組件所送入之該冷卻油經由該至少一側向開孔甩入該至少一噴油通道中，而該轉子襯套更將該至少一噴油通道中之該冷卻油經由該至少一噴油通道甩出，使該冷卻油穿過該延伸空間與該至少一開槽而接觸到該些線圈。
- 如申請專利範圍第4項所述之馬達循環冷卻系統，其中，該轉子襯套包含一轉軸連接端部與一轉子連接端部，該轉軸連接端部係套設於該轉軸，並具有該內側壁，該轉子連接端部係一體成型地連結於該轉軸連接端部，並遠離該轉軸，且該轉子連接端部具有該外側壁。
- 如申請專利範圍第4項所述之馬達循環冷卻系統，其中，該定子組件更包含一定子結構，該定子結構包含複數個定子齒部，該些絕緣架之該繞線部係分別套設於該些定子齒部。
- 如申請專利範圍第4項所述之馬達循環冷卻系統，更包含一熱交換器，係設置於該油冷馬達結構與該回油組件之間，並分別連通於該底部回油孔與該回油組件，用以將該底部回油孔所送出之該冷卻油進行冷卻 降溫。
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|---|---|---|---|
| TW108109493A TWI706624B (zh) | 2019-03-20 | 2019-03-20 | 馬達循環冷卻系統及其油冷馬達結構 |
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| TW108109493A TWI706624B (zh) | 2019-03-20 | 2019-03-20 | 馬達循環冷卻系統及其油冷馬達結構 |
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2019
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