CN111555525A - 一种电机电刷组件 - Google Patents
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Abstract
本发明属于有刷电机领域，尤其涉及一种电机电刷组件，它包括底座环盘、电刷机构、U型摆杆、摆销、凸轮、蜗轮、蜗杆，其中底座环盘安装在电机后端盖内，底座环盘上对称安装有两个与换向器配合的电刷机构；本发明通过蜗杆涡轮传动带动凸轮旋转，凸轮的旋转使得两个U型摆杆绕摆销产生摆动，发生摆动的两个U型摆杆带动两端的两个电刷机构中的两个碳刷相对于换向器产生沿电机转子轴向方向的相向或相背滑动，使得换向器上与碳刷接触的部位的磨损更加趋于平缓和均匀，避免因换向器上与碳刷接触的单一部位在长期的摩擦下形成环形凹槽而导致换向器与碳刷接触不良的现象的发生。
Description
技术领域
本发明属于有刷电机领域，尤其涉及一种电机电刷组件。
背景技术
电动车中的有刷电机使用一年左右就需要更换内碳刷，更换内碳刷后充电一次行驶的里程不及新车买来时的三分之二，而且爬坡时动力明显不足，还会烧坏控制器。这是因为电机中的换向器在长时间使用过程中与碳刷相互摩擦导致其表面磨出一条环形凹槽，使得新更换的碳刷与换向器的接触面积减少而导致碳刷与换向器接触不良。接触不良的碳刷在通电后会产生火花并加快氧化换向器和铜片。
所以设计一种电刷组件解决以上问题很有必要。
本发明设计一种电机电刷组件解决如上问题。
发明内容
为解决现有技术中的上述缺陷，本发明公开一种电机电刷组件，它是采用以下技术方案来实现的。
在本发明的描述中需要说明的是，术语“内”、“外”、“上”、“下”等指示方位或者位置关系为基于附图所示的方位或者位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或者位置关系，仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造或操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
一种电机电刷组件，其特征在于：它包括底座环盘、电刷机构、U型摆杆、摆销、凸轮、蜗轮、蜗杆，其中底座环盘安装在电机后端盖内，底座环盘上对称安装有两个与换向器配合的电刷机构；两个对称分布的U型摆杆分别绕与其中部旋转配合的摆销同步摆动于底座环盘上，摆销的中心轴线与底座环盘的中心轴线垂直相交；U型摆杆的两端分别与同侧电刷机构配合；被蜗轮蜗杆驱动旋转的凸轮与一个U型摆杆配合，以驱动两个U型摆杆绕相应摆销同步摆动；摆动的两个U型摆杆同时驱动两个电刷机构中与换向器接触配合的碳刷相对于换向器沿电机转子轴向相向或相背滑动，以减小碳刷对换向器单一部位的磨损，有利于碳刷与换向器的良好接触。
上述电刷机构包括滑座、伸缩外套、伸缩内杆、碳刷、弹簧A、弹簧B，其中方套型滑座固装在底座圆盘上，被两个U型摆杆的同侧端共同驱动的伸缩外套沿平行于底座环盘中心轴线方向滑动于滑套内；伸缩外套内沿垂直于底座环盘中心轴线方向滑动配合有伸缩内杆，伸缩内杆末端安装有与换向器配合的碳刷；伸缩外套内安装有对伸缩内杆复位的弹簧A，伸缩外套上具有对弹簧A压缩量进行调节的结构；滑座内安装有两个对伸缩外套复位的弹簧B。
作为本技术的进一步改进，上述U型摆杆的两端分别安装有中心轴线与底座环盘中心轴线垂直的导销；伸缩外套上对称安装有四个导向块A，四个导向块A与滑座上的四个导向槽A一一对应且滑动配合；同侧两个导向块A穿过相应导向槽A与沿底座环盘中心轴线方向滑动于滑座外侧的滑板固连；滑动于滑座外侧的两个滑板上对称开有两个导向槽C，安装在两个U型摆杆同侧端的两个导销分别沿相应伸缩内杆在伸缩外套中的伸缩方向滑动于两个导向槽C中；底座环盘上对称安装有两个U型支座A，两个摆销A分别安装于两个支座A中。导向槽A与导向块A的配合对伸缩外套在滑座中的滑动发挥定位导向作用。
作为本技术的进一步改进，上述伸缩内杆上对称安装有两个导向块B，两个导向块B分别滑动于相应伸缩外套内壁上的两个导向槽B内；伸缩外套两端开口，伸缩外套一端开口内螺纹配合有调节相应弹簧A压缩量的封堵；封堵的外侧端面上开设有与六角扳手配合的六边槽；弹簧A一端相应伸缩内杆接触，另一端与相应封堵接触；弹簧A始终处于压缩储能状态。导向块B与导向槽B的配合对伸缩内杆在伸缩外套中的滑动发挥定位导向作用，同时保证位于伸缩外套中的弹簧A在相应封挡的作用下始终处于压缩储能状态，保证相应碳刷与换向器的良好接触。
作为本技术的进一步改进，上述凸轮所在的轴A与安装在底座环盘上的支座B旋转配合；底座环盘上安装有支座C，支座C上旋转配合有轴B；轴B上同轴安装有蜗轮和锥齿轮A，锥齿轮A与安装在轴A上的锥齿轮B啮合；底座环盘上安装有支座D，支座D上旋转配合有与蜗轮啮合的蜗杆；蜗杆一端安装有内六角螺帽，内六角螺帽与电机后端盖柱面上的通孔相对，便于在不需要拆卸电机后端盖的情况下通过内六角扳手穿过后端盖上柱面上的通孔就可以与安装在蜗杆上的内六角螺帽配合，进而完成对凸轮的调节。
作为本技术的进一步改进，上述碳刷的末端具有与换向器配合的接触弧面，保证碳刷与换向器的充分良好接触。电刷机构中的两个弹簧B位于相应滑套中；弹簧B为拉伸弹簧；弹簧B一端与相应滑套内壁连接，另一端与相应伸缩外套的外侧壁连接。
相对于传统的电机电刷，本发明通过蜗杆涡轮传动带动凸轮旋转，凸轮的旋转使得两个U型摆杆绕摆销产生摆动，发生摆动的两个U型摆杆带动两端的两个电刷机构中的两个碳刷相对于换向器产生沿电机转子轴向方向的相向或相背滑动，使得两个电刷机构中的两个碳刷在与换向器的某一部位相互接触摩擦一段时间后与换向器上相邻于已磨损部位的新部位进行接触，减小因换向器上的单一部位与碳刷持续作用而造成换向器上的单一部位受到的磨损，使得换向器上与碳刷接触的部位的磨损更加趋于平缓和均匀，避免因换向器上与碳刷接触的单一部位在长期的摩擦下形成环形凹槽而导致换向器与碳刷接触不良的现象的发生。
另外，本发明是通过蜗轮蜗杆传动带动两个电刷机构中两个碳刷进行运动的，在碳刷与换向器上的某一部位保持固定接触的时间周期内，蜗杆蜗轮配合的自锁功能使得两个电刷机构中的两个碳刷可以保持静止不动，从而使得两个电刷机构中的碳刷保持与换向器的良好接触。同时，避免碳刷在与换向器相对旋转摩擦的同时产生相对轴向摩擦，从而减小碳刷的磨损，延长碳刷的使用寿命。
本发明结构简单，具有较好的使用效果。
附图说明
图1是本发明两个视角的示意图。
图2是本发明俯视剖面示意图。
图3是U型摆杆、凸轮、轴A、锥齿轮B、锥齿轮A、轴B、蜗轮与蜗杆配合剖面示意图。
图4是凸轮与U型摆杆配合剖面示意图。
图5是U型摆杆与导销配合示意图。
图6是电刷机构示意图。
图7是电刷机构两个视角的剖面示意图。
图8是滑座、伸缩外套、导向块A与滑板配合剖面示意图。
图9是滑座两个视角的剖面示意图。
图中标号名称：1、底座环盘；2、电刷机构；3、滑座；4、导向槽A；5、伸缩外套；6、导向槽B；7、伸缩内杆；8、导向块B；9、碳刷；10、接触弧面；11、弹簧A；12、封堵；13、六边槽；14、导向块A；15、滑板；16、导向槽C；17、弹簧B；18、U型摆杆；19、导销；20、支座A；21、摆销；22、支座B；23、轴A；24、凸轮；25、锥齿轮B；26、锥齿轮A；27、轴B；28、蜗轮；29、支座C；30、蜗杆；31、内六角螺帽；32、支座D。
具体实施方式
附图均为本发明实施的示意图，以便于理解结构运行原理。具体产品结构及比例尺寸根据使用环境结合常规技术确定即可。
如图1、2、3所示，它包括底座环盘1、电刷机构2、U型摆杆18、摆销21、凸轮24、蜗轮28、蜗杆30，其中如图1、2所示，底座环盘1安装在电机后端盖内，底座环盘1上对称安装有两个与换向器配合的电刷机构2；两个对称分布的U型摆杆18分别绕与其中部旋转配合的摆销21同步摆动于底座环盘1上，摆销21的中心轴线与底座环盘1的中心轴线垂直相交；如图1、2、4所示，U型摆杆18的两端分别与同侧电刷机构2配合；被蜗轮28蜗杆30驱动旋转的凸轮24与一个U型摆杆18配合，以驱动两个U型摆杆18绕相应摆销21同步摆动；摆动的两个U型摆杆18同时驱动两个电刷机构2中与换向器接触配合的碳刷9相对于换向器沿电机转子轴向相向或相背滑动，以减小碳刷9对换向器单一部位的磨损，有利于碳刷9与换向器的良好接触。
如图6、7、8所示，上述电刷机构2包括滑座3、伸缩外套5、伸缩内杆7、碳刷9、弹簧A11、弹簧B17，其中如图1、2、7所示，方套型滑座3固装在底座圆盘上，被两个U型摆杆18的同侧端共同驱动的伸缩外套5沿平行于底座环盘1中心轴线方向滑动于滑套内；伸缩外套5内沿垂直于底座环盘1中心轴线方向滑动配合有伸缩内杆7，伸缩内杆7末端安装有与换向器配合的碳刷9；伸缩外套5内安装有对伸缩内杆7复位的弹簧A11，伸缩外套5上具有对弹簧A11压缩量进行调节的结构；如图7、8所示，滑座3内安装有两个对伸缩外套5复位的弹簧B17。
如图2、5所示，上述U型摆杆18的两端分别安装有中心轴线与底座环盘1中心轴线垂直的导销19；如图7、9所示，伸缩外套5上对称安装有四个导向块A14，四个导向块A14与滑座3上的四个导向槽A4一一对应且滑动配合；同侧两个导向块A14穿过相应导向槽A4与沿底座环盘1中心轴线方向滑动于滑座3外侧的滑板15固连；如图2、7、8所示，滑动于滑座3外侧的两个滑板15上对称开有两个导向槽C16，安装在两个U型摆杆18同侧端的两个导销19分别沿相应伸缩内杆7在伸缩外套5中的伸缩方向滑动于两个导向槽C16中；如图1、2、4所示，底座环盘1上对称安装有两个U型支座A20，两个摆销21A分别安装于两个支座A20中。导向槽A4与导向块A14的配合对伸缩外套5在滑座3中的滑动发挥定位导向作用。
如图7所示，上述伸缩内杆7上对称安装有两个导向块B8，两个导向块B8分别滑动于相应伸缩外套5内壁上的两个导向槽B6内；伸缩外套5两端开口，伸缩外套5一端开口内螺纹配合有调节相应弹簧A11压缩量的封堵12；封堵12的外侧端面上开设有与六角扳手配合的六边槽13；弹簧A11一端相应伸缩内杆7接触，另一端与相应封堵12接触；弹簧A11始终处于压缩储能状态。导向块B8与导向槽B6的配合对伸缩内杆7在伸缩外套5中的滑动发挥定位导向作用，同时保证位于伸缩外套5中的弹簧A11在相应封挡的作用下始终处于压缩储能状态，保证相应碳刷9与换向器的良好接触。
如图3所示，上述凸轮24所在的轴A23与安装在底座环盘1上的支座B22旋转配合；底座环盘1上安装有支座C29，支座C29上旋转配合有轴B27；轴B27上同轴安装有蜗轮28和锥齿轮A26，锥齿轮A26与安装在轴A23上的锥齿轮B25啮合；底座环盘1上安装有支座D32，支座D32上旋转配合有与蜗轮28啮合的蜗杆30；蜗杆30一端安装有内六角螺帽31，内六角螺帽31与电机后端盖柱面上的通孔相对，便于在不需要拆卸电机后端盖的情况下通过内六角扳手穿过后端盖上柱面上的通孔就可以与安装在蜗杆30上的内六角螺帽31配合，进而完成对凸轮24的调节。
如图2、6所示，上述碳刷9的末端具有与换向器配合的接触弧面10，保证碳刷9与换向器的充分良好接触。如图7、8所示，电刷机构2中的两个弹簧B17位于相应滑套中；弹簧B17为拉伸弹簧；弹簧B17一端与相应滑套内壁连接，另一端与相应伸缩外套5的外侧壁连接。
本发明中的两个电刷机构2与换向器的接触部位的轴向幅度根据凸轮24的最小直径与最大直径的直径差而定，凸轮24的最小直径与最大直径的直径差越大，换向器与两个电刷机构2中的碳刷9的实际接触摩擦面的轴向幅度越大。
本发明的工作流程：在初始状态，两个电刷机构2中的碳刷9的接触弧面10与换向片接触。U型摆杆18与凸轮24的最小直径面接触。电刷机构2中的两个弹簧B17处于预拉伸储能状态。两个碳刷9相对。电刷机构2中的弹簧A11处于预压缩储能状态。内六角螺帽31与电机后端盖上的通孔相对。
当两个电刷机构2中的碳刷9与随电机转子旋转的换向器上的某一部位经过一定时间周期的接触摩擦后，用六角扳手穿过电机后端盖柱面上的通孔旋动安装在蜗杆30一端的内六角螺帽31一定角度。内六角螺帽31带动蜗杆30旋转一定角度，蜗杆30通过涡轮和轴B27带动锥齿轮A26旋转一定角度，锥齿轮A26通过锥齿轮B25和轴A23带动凸轮24旋转一定角度，凸轮24上与U型摆杆18接触位置的直径逐渐增大并带动U型摆杆18绕相应摆销21摆动一定角度。
U型摆杆18通过安装于其两端的两个导销19带动两个电刷机构2中的滑板15沿平行于底座环盘1中心轴线方向相对于相应滑座3相背滑动一定幅度。由于U型摆杆18的中部与相应摆销21旋转配合，所以U型摆杆18两端摆动的幅度相等，从而使得两个电刷机构2上的滑板15相背滑动的幅度相等。电刷机构2上的滑板15通过相应的两个导向块A14带动相应伸缩外套5在滑座3中同步滑动。电刷机构2中的两个弹簧B17被进一步拉伸储能。
同时，伸缩外套5通过电刷机构2中的另两个导向块A14带动相应电刷机构2中的另一个滑板15同步滑动于滑座3外侧，此滑板15再通过与之配合的导销19带动另一个U型摆杆18绕相应摆销21摆动，且两个U型摆杆18的摆动同步。
电刷机构2中相对于相应滑座3滑动的伸缩外套5通过相应伸缩内杆7带动相应碳刷9相对于换向器同步滑动，两个电刷机构2中的两个碳刷9相对于换向器相背滑动并脱离换向器上原先与碳刷9接触的部位而与换向器上的新部位接触，从而避免换向器上与碳刷9接触的部位因与碳刷9长时间相互摩擦而产生环形凹槽，防止碳刷9与换向器的接触不良现象的发生。
在U型摆杆18一端带动相应电刷机构2中的一个滑板15相对于相应滑座3沿平行于底座环盘1中心轴线方向滑动的同时，安装在U型摆杆18一端的导销19在相应滑板15上的导向槽C16中相对于滑板15沿垂直于底座环盘1中心轴线的方向滑动，以避免U型摆杆18的摆动与滑板15在滑座3上的滑动形成干涉。
当两个电刷机构2中的碳刷9产生一定程度的磨损时，位于相应伸缩外套5中的始终处于压缩状态的弹簧A11就会通过相应伸缩内杆7将碳刷9向换向器方向进行自适应挤压，从而保证碳刷9与换向器的良好接触。
当碳刷9经过反复的与换向器进行摩擦后，伸缩外套5中的弹簧A11通过相应伸缩内杆7对碳刷9施加的压力发生明显的减小，可能会导致碳刷9与换向器之间的接触不是很紧密，从而导致两只之间的接触不良。此时，可以通过用内六角扳手***伸缩外套5一端的封堵12上的内六角槽中并旋动封堵12，使得封堵12向伸缩外套5中运动一定幅度，封堵12的向内运动进一步压缩弹簧A11，使得弹簧A11通过伸缩内杆7对碳刷9的压力损失得到补充，从而保证碳刷9与换向器之间的良好接触。
在本发明每经过一段固定时间周期后，都要通过内六角扳手在原有的基础上继续旋动安装在蜗杆30末端的内六角螺帽31固定角度，使得两个电刷机构2中的两个碳刷9在原有的基础上继续相背滑动一定幅度与换向器上新的部位接触。
当经过若干次周期的调节后，凸轮24的最大直径处与U型摆杆18接触。当再一次进行调节时，在原先基础上继续使得凸轮24同向旋转一定角度，凸轮24上与U型摆杆18接触的部位的直径逐渐减小。两个电刷机构2中的伸缩外套5分别在相应两个弹簧B17的复位作用下相对于相应滑座3相向滑动一定幅度，电刷机构2中的伸缩外套5通过相应伸缩内杆7带动相应碳刷9向换向器上的初始位置方向滑动一定幅度，从而再次改变换向器上与碳刷9接触的部位。
随着凸轮24的持续旋转，两个U型摆杆18绕相应摆销21往复摆动并通过一系列传动带动两个电刷机构2中的两个碳刷9沿平行于底座环盘1中心轴线方向往复地相向或相背滑动于换向器的表面，使得换向器上与两个电刷机构2中的两个碳刷9的接触部位得到周期性的改变，从而避免碳刷9对换向器上单一位置的持续磨损，使得换向器上与碳刷9接触的部位的磨损更加平缓均匀而不会因出现环形凹槽而与碳刷9接触不良。
综上所述，本发明的有益效果为：本发明通过蜗杆30涡轮传动带动凸轮24旋转，凸轮24的旋转使得两个U型摆杆18绕摆销21产生摆动，发生摆动的两个U型摆杆18带动两端的两个电刷机构2中的两个碳刷9相对于换向器产生沿电机转子轴向方向的相向或相背滑动，使得两个电刷机构2中的两个碳刷9在与换向器的某一部位相互接触摩擦一段时间后与换向器上相邻于已磨损部位的新部位进行接触，减小因换向器上的单一部位与碳刷9持续作用而造成换向器上的单一部位受到的磨损，使得换向器上与碳刷9接触的部位的磨损更加趋于平缓和均匀，避免因换向器上与碳刷9接触的单一部位在长期的摩擦下形成环形凹槽而导致换向器与碳刷9接触不良的现象的发生。
另外，本发明是通过蜗轮28蜗杆30传动带动两个电刷机构2中两个碳刷9进行运动的，在碳刷9与换向器上的某一部位保持固定接触的时间周期内，蜗杆30蜗轮28配合的自锁功能使得两个电刷机构2中的两个碳刷9可以保持静止不动，从而使得两个电刷机构2中的碳刷9保持与换向器的良好接触。同时，避免碳刷9在与换向器相对旋转摩擦的同时产生相对轴向摩擦，从而减小碳刷9的磨损，延长碳刷9的使用寿命。
Claims (5)
1.一种电机电刷组件，其特征在于：它包括底座环盘、电刷机构、U型摆杆、摆销、凸轮、蜗轮、蜗杆，其中底座环盘安装在电机后端盖内，底座环盘上对称安装有两个与换向器配合的电刷机构；两个对称分布的U型摆杆分别绕与其中部旋转配合的摆销同步摆动于底座环盘上，摆销的中心轴线与底座环盘的中心轴线垂直相交；U型摆杆的两端分别与同侧电刷机构配合；被蜗轮蜗杆驱动旋转的凸轮与一个U型摆杆配合，以驱动两个U型摆杆绕相应摆销同步摆动；摆动的两个U型摆杆同时驱动两个电刷机构中与换向器接触配合的碳刷相对于换向器沿电机转子轴向相向或相背滑动，以减小碳刷对换向器单一部位的磨损，有利于碳刷与换向器的良好接触；
所述电刷机构包括滑座、伸缩外套、伸缩内杆、碳刷、弹簧A、弹簧B，其中方套型滑座固装在底座圆盘上，被两个U型摆杆的同侧端共同驱动的伸缩外套沿平行于底座环盘中心轴线方向滑动于滑套内；伸缩外套内沿垂直于底座环盘中心轴线方向滑动配合有伸缩内杆，伸缩内杆末端安装有与换向器配合的碳刷；伸缩外套内安装有对伸缩内杆复位的弹簧A，伸缩外套上具有对弹簧A压缩量进行调节的结构；滑座内安装有两个对伸缩外套复位的弹簧B。
2.根据权利要求1所述的一种电机电刷组件，其特征在于：所述U型摆杆的两端分别安装有中心轴线与底座环盘中心轴线垂直的导销；伸缩外套上对称安装有四个导向块A，四个导向块A与滑座上的四个导向槽A一一对应且滑动配合；同侧两个导向块A穿过相应导向槽A与沿底座环盘中心轴线方向滑动于滑座外侧的滑板固连；滑动于滑座外侧的两个滑板上对称开有两个导向槽C，安装在两个U型摆杆同侧端的两个导销分别沿相应伸缩内杆在伸缩外套中的伸缩方向滑动于两个导向槽C中；底座环盘上对称安装有两个U型支座A，两个摆销A分别安装于两个支座A中。
3.根据权利要求1所述的一种电机电刷组件，其特征在于：所述伸缩内杆上对称安装有两个导向块B，两个导向块B分别滑动于相应伸缩外套内壁上的两个导向槽B内；伸缩外套两端开口，伸缩外套一端开口内螺纹配合有调节相应弹簧A压缩量的封堵；封堵的外侧端面上开设有与六角扳手配合的六边槽；弹簧A一端相应伸缩内杆接触，另一端与相应封堵接触；弹簧A始终处于压缩储能状态。
4.根据权利要求1所述的一种电机电刷组件，其特征在于：所述凸轮所在的轴A与安装在底座环盘上的支座B旋转配合；底座环盘上安装有支座C，支座C上旋转配合有轴B；轴B上同轴安装有蜗轮和锥齿轮A，锥齿轮A与安装在轴A上的锥齿轮B啮合；底座环盘上安装有支座D，支座D上旋转配合有与蜗轮啮合的蜗杆；蜗杆一端安装有内六角螺帽，内六角螺帽与电机后端盖柱面上的通孔相对。
5.根据权利要求1所述的一种电机电刷组件，其特征在于：所述碳刷的末端具有与换向器配合的接触弧面；电刷机构中的两个弹簧B位于相应滑套中；弹簧B为拉伸弹簧；弹簧B一端与相应滑套内壁连接，另一端与相应伸缩外套的外侧壁连接。
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| CN202010417251.5A Active CN111555525B (zh) | 2020-05-18 | 2020-05-18 | 一种电机电刷组件 |
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Citations (6)
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|---|---|---|---|---|
| JPS512607U (zh) * | 1974-06-20 | 1976-01-09 | ||
| SU1363382A1 (ru) * | 1986-04-11 | 1987-12-30 | Научно-исследовательский и экспериментальный институт автомобильного электрооборудования и автоприборов | Щеточный узел электрической машины |
| JP2010124529A (ja) * | 2008-11-17 | 2010-06-03 | Toyota Central R&D Labs Inc | 回転電機 |
| JP2015133876A (ja) * | 2014-01-15 | 2015-07-23 | 三菱電機株式会社 | 電動モータ |
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| CN109378667A (zh) * | 2018-11-12 | 2019-02-22 | 大同新成新材料股份有限公司 | 一种电刷调节装置及其调节方法 |
-
2020
- 2020-05-18 CN CN202010417251.5A patent/CN111555525B/zh active Active
Patent Citations (6)
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