用于定子的布线构型、温度传感器装置和用于检测温度的系统的制作方法

用于定子的布线构型、温度传感器装置和用于检测温度的系统
1.本发明涉及一种用于电机的定子的互连机构和一种用于该互连机构的温度传感器装置。一个方面涉及一种用于检测定子处的温度的系统以及一种电机的具有互连机构的定子，互连机构上布置有温度传感器。
2.根据已知的设计，电机的定子线圈或定子绕组可以藉由互连机构与外部端子点或电力端子接触，以便藉由电路或电力电子设备将相应的电压施加到绕组的各个相。
3.已知的互连机构具有例如容纳在承载件中的连接器环。承载件可以同时实现将环定位和使连接器环彼此电绝缘。连接器环牢固地固定在承载件中。
4.连接器环具有例如用于将互连机构连接到定子绕组和外部端子的绕组端子。经由外部端子，各个定子绕组各自被放置成与外部端子接触，例如与电力电子设备的电力电缆接触。
5.在电机操作期间，定子可能发热。例如，有必要在操作期间检测定子或互连机构处的当前温度值。温度传感器例如可以直接定位在定子绕组的线圈导体上或互连机构的连接导体上。
6.jp 2012 057 980 a公开了一种具有温度传感器的温度检测器。温度传感器布置在形成电机的线圈的线性导体上，以便检测线性导体的温度。
7.从de 20 2016 103 030 u1中已知一种紧固到电流触点的温度传感器。温度传感器用可热缩套筒来紧固，并且该机构布置在插头壳体中。
8.us 2013 270 973 a1公开了一种旋转电动机器。电动机器包含绕组导体和与绕组接触的中性线。中性线缠绕在温度传感器周围，以便检测中性线的温度。中性线和温度传感器被铸造壳体包围。
9.在已知的设计中，例如在用于与相邻线圈导体产生电接触的线圈导体区域中提供温度传感器的紧固。这可能导致的缺点是，传感器的可更换性(例如在传感器发生故障的情况下)也可能导致电接触点损坏。
10.例如可以通过注塑模制封装来紧固温度传感器，以便能够持久地固定温度传感器。然而，在通过注塑模制封装紧固的温度传感器中，例如拆卸温度传感器会增加温度传感器所附接的定子部分损坏的风险。同样，定子与温度传感器之间的焊接接头可能尤其更容易损坏，或者实际上在移除温度传感器时发生不期望的短路。
11.本发明的目的是提供一种允许在用于定子的互连机构处进行温度检测和简单更换温度传感器的设计。
12.该目的是根据独立权利要求的主题来实现的。在从属权利要求、下面的描述中以及相关所示的附图中描述了可以带来其他优点的本发明进一步的方面和进一步的发展。
13.为此，根据本发明提供了一种用于电机的定子的互连机构。该互连机构包括至少一个汇流条，该至少一个汇流条形成具有外部端子和绕组端子的连接器环的至少一个节段。定子的绕组可以连接到绕组端子。例如，电力电子设备可以连接到外部端子，以便驱动或操作定子绕组。在这种情况下，外部端子和绕组端子的接触元件布置在沿连接器环节段
的周向方向形成的互连区域中。互连机构的电流路径从外部端子穿过互连区域到绕组端子。
14.此外，互连机构具有用于传感器的接纳元件，该接纳元件布置在连接器环节段上的互连区域外部。在这种情况下，接纳元件在互连区域内至少热耦合到连接器环节段或汇流条。特别地，接纳元件和连接器环节段设置成以一件式形成。接纳元件在互连区域外部的布置可以是在互连区域外部沿周向方向、轴向方向或径向方向的布置。
15.接纳元件可以是汇流条的延伸部或互连机构的连接导体的延伸部，接纳元件突出超过互连区域和/或突出到围绕互连区域的壳体之外，或者以分支的形式从互连区域突出。例如，接纳元件由杆形成，传感器(尤其是温度传感器)可以滑动到或被推到杆上。由于热耦合，接纳元件的温度可以近似于互连机构的电流路径处的温度或者基本上与其对应。因此，可以在接纳元件处测量或检测具有互连机构的定子的温度。接纳元件可以例如直接连接到互连区域或者靠近互连区域布置。
16.在这种情况下，例如，接纳元件位于电流路径外部是有利的。因此，可以在没有损坏电流路径的接触点的风险的情况下安装或更换温度传感器。此外，尤其是由于接纳元件的至少从一侧可自由触及的突出形状，使得温度传感器可以简单地附接到接纳元件上，从而也可以直接更换温度传感器。
17.互连机构的汇流条例如由导电材料(特别是金属)形成。汇流条可以例如包括铜、铜合金、铝或铝合金。例如，可以以此方式有利地实现互连区域与接纳元件之间的高级别热耦合或导热性，并且/或者同时可以简单且低成本地设置接纳元件。例如，接纳元件因此也可以与互连区域电联接，但是由于在接纳元件的端部处的电空载操作，接纳元件可以是基本上无电的(例如，其电流密度在互连机构的操作期间小于电流路径内的电流密度的10％)。
18.因此，所提出的设计例如展现了将温度传感器紧固到互连机构的未设置用于互连的区域。这可以通过将温度传感器紧固到专门用于连接目的而突出的延伸部来实现。
19.接纳元件例如沿连接器环节段的周向方向延伸。可替代地或附加地，接纳元件可以沿连接器环节段的轴向方向和/或径向方向延伸。由此，可以形成接纳元件，其方式为使得尤其在互连机构的已安装状态下获得对接纳元件的触及，以便将温度传感器直接安装在接纳元件上。因此，连接导体中的一个，例如汇流条，具有至少一个沿周向方向、径向方向和/或轴向方向延伸和/或以给定角度背离互连区域延伸的延伸部。延伸部的截面可以与线圈导体(例如定子绕组)的截面相对应，例如以更好地映射线圈导体处的主要温度。
20.例如，接纳元件包括两个接纳杆。此外，在连接导体或汇流条上可以设置多个接纳元件或延伸部，以便例如能够使用用于温度测量的多个温度传感器。例如，可以在两个接纳杆中的每个接纳杆上均安装温度传感器，以实现冗余温度检测。
21.延伸部或接纳杆的宽度可以与所设置的温度传感器的宽度相对应，以便以最佳方式定向该温度传感器，并且从而将其以热可再现的方式连接到接纳元件。这使得能够特别简单地安装温度传感器。
22.接纳元件例如在其远离互连区域的端部处包括至少一个固位突起。固位突起例如可以沿径向方向或轴向方向延伸。固位突起可以改善温度传感器的定位和/或增加温度传感器紧固的稳定性。例如，接纳元件的轮廓在其自由端具有肩部，该肩部根据为温度传感器
设置的连接变型用于固定元件(例如传感器壳体)的轴向紧固和/或轴向定向。接纳元件例如还可以包括至少一个凹口，例如温度传感器的夹式壳体可以紧固到该凹口。
23.互连机构的在面向互连区域的端部处界定接纳元件的壳体例如形成用于滑动式温度传感器装置的限位止挡部。以这种方式，由于温度传感器可以最远滑动到限位止挡部处以便按预期定位，从而可以简化温度传感器装置在互连机构上的安装。互连机构的连接导体(例如形成相应的连接器环节段的汇流条)可以例如藉由灌封化合物彼此绝缘，例如可以部分地或完全地封装在注塑模制塑料中。而互连机构外部的延伸部例如是没有灌封化合物或注塑模制封装的区域，使得传感器头可以直接附接在延伸部的表面上。因此，铸造化合物可以提供用于温度传感器的简单调节的接纳限位止挡部。
24.本发明的一个方面涉及一种温度传感器装置，该温度传感器装置用于滑动到例如如上所述的互连机构的接纳元件上。在这种情况下，温度传感器装置的温度传感器布置在包括硬部件和/或软部件的传感器壳体中。此外，传感器壳体具有用于接纳接纳元件的开口，并且温度传感器布置在开口内部的表面上。因此，例如当温度传感器装置处于滑上状态时，温度传感器例如自动定位成与接纳元件处于预定的、可再现的和/或标准化的接触。
25.壳体例如至少部分地由硬部件、例如热塑性塑料件形成。壳体可以具有用于将壳体固定到接纳元件的弹簧元件。弹簧元件可以例如紧固在接纳元件中的前述凹口中。
26.用于将温度传感器紧固到接纳元件的另外的选择方案是使用例如包括弹性体的软部件壳体。以这种方式，可以设置能够稳定紧固温度传感器的柔性壳体。壳体材料尤其可以具有耐高温性和/或预定的弹性模量。可替代地或附加地，可以使用可热缩套筒来将温度传感器紧固到接纳元件。由于具有自由端的接纳元件的杆形构型，所以可以藉由可热缩套筒简单地更换和重新紧固温度传感器，而不需要隔离电接触。
27.本发明的一个方面涉及一种用于检测定子处的温度的系统。该系统包括互连机构，该互连机构具有布置在互连机构的互连区域外部的接纳元件。该系统还具有温度传感器，其中温度传感器被布置成与接纳元件接触。换句话说，温度传感器和接纳元件热耦合。该系统例如包括上述互连机构和上述温度传感器装置。温度传感器例如藉由可从接纳元件移除的塑料壳体或藉由可热缩套筒紧固到接纳元件。
28.例如，互连机构可以具有三个连接导体或连接器环节段，三个连接导体或连接器环节段相对于定子线圈沿轴向方向或实际上沿径向方向布置，以便相互连接。每个连接导体具有接触点，线圈导体可以经由该接触点而被焊接到连接导体。例如，互连机构的所有接触点限定互连区域。例如，三个连接导体中恰好有一个具有用于温度传感器的接纳元件。
29.本发明的一个方面涉及一种用于电动机器的定子。为了使定子的绕组(定子绕组)与用于向定子绕组供电的开关设备或电力电子设备产生接触，定子具有根据上文或下文描述的互连机构。此外，本发明涉及一种具有定子的电动机器，该电动机器包括相应的互连机构，该互连机构放置成例如与电力端子接触。
30.例如，可以在定子的多个不同点处测量温度。为了测量温度，温度传感器例如可以藉由固持器紧固到绕组(例如集中绕组或拉入绕组)的轴向端面，和/或在两个线圈或绕组线圈之间的开口中。
31.系统、定子和电机的进一步发展涉及如已经结合互连机构或可滑上的温度传感器描述的进一步发展的特征。因此，不再重复描述，并且相应的特征被视为也关于该系统、定
子和电机进行公开。本发明的其他方面也结合以下示例进行公开。
32.下面通过参照附图的示例更详细地说明了设备的多个示例，在附图中：
33.图1示出了具有用于温度传感器的接纳元件的互连机构的示例性实施例；
34.图2是具有接纳元件的互连机构的平面图；
35.图3示出了具有用于调节温度传感器的受限的接纳元件的互连机构的示例性实施例；
36.图4是具有受限的接纳元件的互连机构的平面图；
37.图5示出了在壳体中的温度传感器的示例性实施例，该壳体可滑动并且包括硬部件；
38.图6示出了在壳体中的温度传感器的示例性实施例，该壳体可滑动并且包括软部件；
39.图7是在壳体中的温度传感器的截面图，该壳体可滑动并且包括软部件；
40.图8是用于温度传感器的壳体的后部的示意图；
41.图9示出了具有接纳元件和附接的温度传感器的互连机构的示例性实施例；
42.图10是具有接纳元件和附接的温度传感器的互连机构的平面图；
43.图11是具有附接的温度传感器的接纳元件的截面图；以及
44.图12示出了定子的示例性实施例，该定子具有带有接纳元件的互连机构。
45.图1示出了具有用于紧固温度传感器的接纳元件12的互连机构10的示例性实施例。互连机构10具有三个汇流条14、14a、14b，三个汇流条中的每个汇流条均形成具有外部端子16、16a、16b和绕组端子18、18a、18b的连接器环节段。绕组端子18、18a、18b各自包括四个相互绝缘的端子接线片，在各自情况下，定子绕组的一匝可以放置成与端子接线片接触。相应的连接器环节段容纳在壳体20中，该壳体对连接器环节段加以固定并使连接器环节段彼此电绝缘。外部端子16、16a、16b和绕组端子18、18a、18b布置在互连机构10的互连区域22中。互连区域22被周向界定。汇流条14、14a、14b例如在互连区域22内由壳体20包围。
46.接纳元件12布置在互连区域22外部的汇流条14、14a、14b中的一个汇流条上。壳体20例如不围绕接纳元件12。在该示例中示出的接纳元件12是汇流条14b的延伸部。接纳元件12因此与汇流条14b形成单元，并且因此接纳元件也是导电的。在这种情况下，电流路径从汇流条14b的外部端子16b通过互连区域22延伸到线圈端子或绕组端子18b，而在接纳元件12内没有形成电流路径。因为互连机构10的接纳元件12和汇流条14b被配置成一件式的，所以接纳元件12与汇流条14b之间获得了良好的热连接。例如，汇流条14b包括铜或铝，其不仅提供导电性而且提供良好的导热性。这使得汇流条14b的接纳元件12处的温度可以基本上与互连区域22内的汇流条14b的连接器环节段的温度相对应。因此，附接至接纳元件12的温度传感器可以以高精度水平检测外部端子与定子绕组之间的接触区域的温度。
47.示例性实施例的接纳元件12配置有两个部分，相应地设置有周向延伸杆的第一12a和第二杆12b。这使得例如可以将两个单独的温度传感器附接到接纳元件12。此外，在接纳元件12的面向壳体20的一侧上设置有标记点13。标记点13可以指示待附接到接纳元件12的温度传感器的壳体可以例如在安装时沿互连机构的壳体20的方向被推动到什么程度以实现温度传感器的最佳定位。
48.外部端子16、16a、16b包括紧固器件，例如，电力电子设备汇流条或用于定子绕组
的电源可以藉由螺钉固定或插入式连接器紧固到该紧固器件。定子绕组的匝端部可以例如不可拆卸地紧固到绕组端子的端子接线片(例如藉由焊接接头)。
49.图2是具有接纳元件12的互连机构10的平面图。该图揭示了在各自情况下沿径向方向形成在接纳元件12上的相应杆12a、12b的肩部或突起24a、24b。突起24a、24b可以设置成用于固定推进式温度传感器或用于使推进式温度传感器对齐。
50.图3示出了具有接纳元件12的互连机构10的示例，该接纳元件包括从互连机构10的壳体20分开地突出的两个杆12a、12b。根据图3和图4所示的示例，互连机构的壳体20在接纳元件12处周向加宽。加宽部分设置了壳体限位止挡部26，该限位止挡部的位置可以与前述示例的标记点13的位置相对应。通过设置壳体限位止挡部26，可以简化温度传感器在接纳元件12上的安装。温度传感器例如可以被推到接纳元件12上(或推到相应的杆12a、12b上)，直到温度传感器的壳体碰靠到限位止挡部26。
51.图5示出了在包括硬部件的壳体52中的温度传感器装置50的示例性实施例。图5所示的温度传感器装置50被推到互连机构10的接纳元件12上(例如参见图1至图4)。在该过程中，温度传感器装置50的壳体52碰靠互连机构10的壳体20的壳体限位止挡部26。在温度传感器装置50的壳体52内，温度传感器54布置有传感器头或传感器元件56。所示的温度传感器54例如是ntc(负温度系数)传感器。
52.接纳元件12容纳在壳体52中的开口中，该开口在几何形状上与接纳元件12相适配。温度传感器54形成开口的内表面，使得温度传感器54与接纳元件12直接接触。在面向互连机构10的壳体20的一侧上，壳体52具有用于引出温度传感器54的电缆58的电缆开口，该电缆可以例如连接到用于温度评估的装置。借由图5中所示的温度传感器装置50，示出了温度传感器54藉由塑料夹的可松开固定，这里壳体52被配置为塑料夹。塑料夹可以至少部分地由热塑性塑料件构成。
53.塑料夹52或壳体52在垂直于图5图示的平面中可以是c形或u形构型，并且具有基部区域52a和从该基部区域垂直突出的两个腿部52b，在图5的截面图中只可以看到一个腿部。在两个腿部52b之间设置有槽，经由该槽可以从与基部区域52相反的一侧引入温度传感器54。在接纳元件12上或者在连接导体或汇流条的突起(例如在接纳元件12上)上可以形成有开口，塑料夹52的腿部52b可以插入到开口中。在基部区域52a上形成有呈弹簧舌片53形式的弹簧元件53，经由该弹簧元件将塑料夹52和容纳在其中的温度传感器54固定至接纳元件12。
54.图6示出了用于将温度传感器54连接到连接导体的接纳元件12的替代可能性。在这种情况下，壳体60设置成作为用于容纳温度传感器54的壳体，该壳体包括柔性的塑料元件(例如软部件)，例如弹性体。壳体60例如由硅树脂制成。
55.包括软部件的壳体60例如基本上是立方体形构型，并且具有开口62，其截面和/或长度适配于互连机构的接纳元件。开口62的截面例如小于接纳元件12的截面，使得在将延伸部12插入开口62中时，弹性体处于张紧状态，从而将壳体60和温度传感器54固定至接纳元件12。接纳元件12的杆12a例如可以容纳在开口62中。壳体60具有成形部分64，例如，该成形部分可以简化壳体60在延伸部上的安装或从延伸部上的移除。可替代地，塑料元件可以具有圆柱形构型。
56.图7是具有已安装在延伸部或接纳元件12上的温度传感器54的壳体60的截面图。
在一个端面(例如背面)上，塑料元件具有用于引入温度传感器54的开口，温度传感器54的电缆58例如可以被引导穿过该开口。在另一相反的端面上，塑料元件例如具有敞开的构型(例如由于开口62)，以便将塑料元件连同已经容纳在其中的温度传感器54一起推到接纳元件12上。在这种情况下，弹性的塑料元件的尺寸例如选择成使得在安装状态下存在机械预张紧，使得温度传感器54压靠接纳元件12。塑料元件的其上放置有温度传感器54的腿部具有例如用于支撑温度传感器54的电缆58的固位突起。
57.图8示出了温度传感器54的用于推到接纳元件12上的壳体(例如包括热塑性塑料件或弹性体)的后部66的示意图。该图展示了开口68，温度传感器54例如可以穿过该开口被引入到壳体中，并且该开口还可以例如固定温度传感器54的电缆58，使得即使机械张力施加到电缆，温度传感器54也不会改变相对于接纳元件12的位置。
58.图9示出了具有附接到其上的温度传感器54a、b的互连机构10的示例性实施例。这里，温度传感器54a、b藉由可热缩套筒紧固到互连机构10的接纳元件12。第一温度传感器54a藉由第一可热缩套筒70a紧固到接纳元件12的第一杆。第二温度传感器54b藉由第二可热缩套筒70b紧固到接纳元件12的第二杆。使用可热缩套筒可以改善相应的温度传感器54a、b在接纳元件12的相应杆上的接触。
59.温度传感器54a、b的相应的连接电缆58a、58b从可热缩套筒70a、70b中引出并且与共用插入式元件72(例如在具有不同的传感器壳体的实施例中也是可能的)连接。由此，温度传感器54a、b例如可以特别简单地通过插入式连接而连接到评估电子设备。
60.图10以平面图示出了根据图9的示例性实施例。具有已安装的温度传感器54a、b的互连机构提供了用于检测温度的系统74，其中更换一个或两个温度传感器54a、b特别简单。在这方面，在温度传感器有故障的情况下，可以例如松开相应的可热缩套筒70a并更换所述温度传感器。在这方面，尤其是不必在互连机构10的互连区域中执行工作，使得即使在相对于定子绕组形成绕组接触(参见图12)的情况下，也使对相应接触点的损坏风险最小化。
61.图11是藉由可热缩套筒70a将具有传感器元件56的温度传感器54a紧固在接纳元件12上的截面图。接纳元件12突出到互连机构10的壳体20之外。收缩的可热缩套筒70a在此将温度传感器54a压到接纳元件12上，并且同时将温度传感器54的传感器电缆58a固定就位。
62.当使用可热缩套筒紧固温度传感器54a时，温度传感器54a附接到延伸部或接纳元件12上，并且藉由可热缩套筒70a与延伸部12一起被封装。例如可以使用热风枪来使软管收缩，从而以最佳方式将传感器头紧固到接纳元件12。另外，可热缩套筒70a的内表面可以被配置为自粘的，以确保额外的固定和/或更简单的安装。互连机构10(例如壳体20)的注塑模制封装可以限定用于将可热缩套筒定位在接纳元件12上的停止点。
63.图12示出了具有互连机构10的定子100。定子具有定子绕组102，该定子绕组具有匝端部104，这些匝端部在互连机构10的相应汇流条的绕组端子18、18a、18b的相应端子接线片处电接触。在这种情况下，尤其明显的是，在互连机构10与定子绕组102之间的接触仅在互连区域22中实现。在另一方面，在接纳元件12的区域中，不形成与定子绕组102的接触，使得在暴露的延伸部12处，温度传感器装置50可以附接和更换，以直接测量互连机构10或定子100的温度。
64.所提出的用于紧固温度传感器的器件例如还可以简化温度传感器的初始安装。在
这种情况下，温度传感器的紧固可以例如在安装定子时进行，作为在定子的互连和浸渍之后的步骤。提出了用于将温度传感器固定在接纳元件或延伸部上的多种不同选择方案。
65.本发明提出了将温度传感器紧固到连接导体的设置在互连区域外部的延伸部或接纳元件的构思。由此，如果需要更换，则例如可以直接将温度传感器与延伸部分离，其中例如整个互连机构或尤其是电接触点的损坏的风险被最小化。
66.附图标记清单
67.10
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互连机构
68.12
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接纳元件
69.12a，12b
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接纳元件的杆
70.13
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标记点
71.14，14a，14b汇流条
72.16，16a，16b外部端子
73.18，18a，18b绕组端子
74.20
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互连机构的壳体
75.22
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互连区域
76.24a，24b
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固位突起
77.26
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壳体限位止挡部
78.50
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温度传感器装置
79.52
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温度传感器装置的壳体
80.52a
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基部区域
81.52b
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腿部
82.53
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弹簧元件
83.54
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温度传感器
84.54a，54b
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温度传感器
85.56
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传感器元件
86.58
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温度传感器的电缆
87.60
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温度传感器的壳体
88.62
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用于容纳接纳元件的开口
89.64
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成形部分
90.66
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后部
91.68
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用于固定电缆的开口
92.70a，70b
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可热缩套筒
93.72
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插入式元件
94.74
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用于检测温度的系统
95.100
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定子
96.102
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定子绕组
97.104
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匝端部