專利名稱：定子組裝方法及由該組裝方法制得的疊片式定子的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及一種定子組裝方法，更具體地，涉及一種用于電機(jī)的疊片式定子
的組裝方法以及通過(guò)該組裝方法制得的定子。
背景技術(shù)：
參見圖10所示，在傳統(tǒng)的用于無(wú)刷永磁電機(jī)的整體式定子的鐵芯結(jié)構(gòu)中，定子鐵 芯在中心形成圓孔，在外圓周面上形成多個(gè)放射狀的線槽，在線槽的內(nèi)部纏繞線圈，在兩線 槽之間形成有定子齒，定子齒的自由端部為具有一定弧度的弧面，所有定子齒的端部弧面 限定一與所述圓孔同心的環(huán)形周面，線槽在定子齒自由端部所在周面上開有一狹縫，以供 在繞線時(shí)用于引導(dǎo)線圈導(dǎo)線的繞線銷從中穿過(guò)。 由于繞線銷固有的體積，所述狹逢不可能設(shè)計(jì)得很窄，但是，也不能設(shè)計(jì)得過(guò)寬， 否則會(huì)顯著地減小線槽的槽滿率。因此，傳統(tǒng)的整體式定子結(jié)構(gòu)存在機(jī)械繞線困難或槽滿 率低或材料利用率低的問(wèn)題。 傳統(tǒng)的分塊式定子結(jié)構(gòu)，雖然可以實(shí)現(xiàn)較高的槽滿率，但是，分塊式定子結(jié)構(gòu)繞線 后的組裝工藝復(fù)雜，繞組的接線線頭多。 針對(duì)傳統(tǒng)的定子結(jié)構(gòu)的問(wèn)題，已提出多種改進(jìn)結(jié)構(gòu)，例如美國(guó)專利 US6， 583， 530B2, US 6，404，095B1， US 6， 400， 059B1中公開的定子結(jié)構(gòu)，其中每個(gè)齒單獨(dú)地 進(jìn)行繞線，之后將帶有繞線的齒連接到分段的定子軛部，然后將分段的定子軛部通過(guò)互鎖 結(jié)構(gòu)組裝成完整的定子?？梢钥闯?，該定子結(jié)構(gòu)的組裝工序繁多，僅適合于定子齒數(shù)少的情 況。 US 6，781，278B2也公開了一種定子結(jié)構(gòu)，其中纏有繞組的齒圈借助于定位銷固定 到定子主體上。由于在將齒圈沿定子軸向安裝時(shí)所有的齒需要嵌合到定子主體上對(duì)應(yīng)的溝 槽結(jié)構(gòu)上，因此，該定子結(jié)構(gòu)組裝難度大。 在US2009/0183357A1和US7538467B2公開的定子結(jié)構(gòu)中，兩個(gè)定子磁軛部件模塊 在軸向上連接定位，通過(guò)腿部和靴部的形狀配合構(gòu)成一完整的定子，并且使得在整個(gè)周向 上線槽的開口相對(duì)于定子軸向成同一角度傾斜。對(duì)于該定子結(jié)構(gòu)，雖然可以降低電機(jī)的齒 槽力矩，但是，裝配精度要求高，槽滿率很難大幅度提高，此外，需要額外的用于在繞線時(shí)防 止模塊周向錯(cuò)位的夾緊固定裝置。W02004/098023A1以及W02006/018346A1中描述的定子結(jié)構(gòu)中，作為定子的主部 件由兩個(gè)模塊沿軸向緊鄰設(shè)置而形成，其中每個(gè)模塊的腿部沿軸向的寬度與模塊的軸向?qū)?度基本相等，每個(gè)腿部單獨(dú)繞線。該定子結(jié)構(gòu)具有槽滿率低、繞線線頭多等問(wèn)題。
本發(fā)明旨在克服上述問(wèn)題中的一個(gè)或多個(gè)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種組裝效率得到提高的用于定子的組裝方法以及一種
繞線方便、槽滿率高、繞線線頭少、定子組裝偏心度降低、振動(dòng)和噪音降低的定子結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的上述目的是通過(guò)這樣的組裝方法來(lái)實(shí)現(xiàn)的該組裝方法包括以下步驟
a)提供多個(gè)疊片，每個(gè)疊片包括具有一中心軸線的環(huán)部和沿環(huán)部的周向以相等角 向距離間隔設(shè)置的多個(gè)齒，每個(gè)疊片的齒數(shù)相等； b)將所述多個(gè)疊片依次同軸地固定，使所述多個(gè)疊片彼此間隔預(yù)定的軸向距離；
c)在所有齒上纏繞繞線，使得該定子的屬于同一相的所有齒由一根連續(xù)的繞線纏 繞； d)將所述多個(gè)疊片繞共同的中心軸線轉(zhuǎn)動(dòng)至預(yù)定的角度位置，壓合所述多個(gè)疊 片，使得所述多個(gè)疊片的環(huán)部在軸向上疊置，并且所述多個(gè)疊片的齒沿環(huán)部的周向交錯(cuò)設(shè) 置，從而每個(gè)疊片的相鄰齒之間具有各其它疊片的一個(gè)齒。 根據(jù)本發(fā)明的組裝方法，由于在繞線前將多個(gè)疊片同軸固定并且使疊片彼此間隔 一定的軸向間距，因此，使得供繞線的空間增大，繞線方便。此外，在繞線方便的基礎(chǔ)上，可 以采用一根足夠長(zhǎng)的繞線繞完定子的屬于同一相的所有齒，因此，克服了現(xiàn)有技術(shù)中繞線 接線多，接頭易松動(dòng)的缺陷，并且可以降低了定子組裝后的偏心度，有利于降低電機(jī)的振動(dòng) 和噪音。 在一實(shí)施例中，步驟a)包括在每個(gè)疊片的環(huán)部上在該疊片的周向相鄰的齒之間 設(shè)置用于容納其它疊片的齒的齒根部分的凹口 。借助于該凹口 ，可有利地在壓合所述多個(gè) 疊片之前使所述多個(gè)疊片在周向上對(duì)齊，使得壓合工序能順利地完成。 有利地，步驟a)包括使所述齒與其所在的疊片的環(huán)部一體成型。該一體成型方法 包括模制成型或切割成型等。這樣可以減少制造疊片所需要的工序。 有利地，步驟a)包括通過(guò)疊合相同形狀的多個(gè)齒片來(lái)形成所述齒。在一具體實(shí)施 例中，所述多個(gè)齒片可從現(xiàn)有的整體式定子鐵芯成品中切割、沖裁制得，因此，所述多個(gè)齒 片在形狀、材料、尺寸等方面一致，這有利于定子齒的成形。 有利地，所述多個(gè)齒片通過(guò)鎖合、鉚合或粘合來(lái)固定彼此之間的疊合連接。
有利地，所述多個(gè)齒片通過(guò)定位銷對(duì)齊設(shè)置。 有利地，步驟a)包括對(duì)所述齒做絕緣處理。為實(shí)現(xiàn)定子鐵芯與繞線的絕緣，需要 對(duì)每一疊片或每一個(gè)疊片的齒做絕緣處理。該絕緣處理可包括將絕緣套安裝在所述齒上， 使得所述齒除齒根部分和齒端部分外被絕緣套覆蓋。當(dāng)單個(gè)齒由多個(gè)齒片疊合而成，可在 絕緣套上設(shè)置用于對(duì)齊所述多個(gè)齒片的定位銷。
在一具體實(shí)施例中，所述疊片的數(shù)量為2 。 相應(yīng)地，本發(fā)明還提供了一種通過(guò)上述組裝方法制得的疊片式定子。該定子可以 為內(nèi)定子或外定子。


下面參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的具體實(shí)施例。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，本發(fā)明
的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將顯而易見。
圖1示出用于本發(fā)明的定子的薄片的立體圖； 圖2是根據(jù)本發(fā)明的定子疊片的立體圖； 圖3是用于本發(fā)明的定子疊片的絕緣裝置的主體部分的立體圖；
圖4是單個(gè)的用于圖3中的絕緣套裝置的絕緣套的蓋部的示意4
圖5是經(jīng)絕緣處理的本發(fā)明的定子疊片的立體圖； 圖6是圖5中所示疊片的一個(gè)齒的沿A-A所得到的截面圖； 圖7是多個(gè)疊片同軸固定的示意圖； 圖8a-8e是組裝過(guò)程中繞線的示意圖； 圖9是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的定子結(jié)構(gòu)示意圖；以及 圖10是現(xiàn)有技術(shù)中整體式定子結(jié)構(gòu)的示意圖。
具體實(shí)施例方式
圖1示出的是迭厚比傳統(tǒng)的定子疊片薄的薄片10。該薄片10具有環(huán)部11和沿環(huán) 部的外周以等角向間距間隔設(shè)置的齒片12。齒片12整體成T字形，沿徑向方向具有齒根 部分121、齒身部分122和齒端部分123。齒端部分123在周向上具有一弧面。該齒片12 的構(gòu)型可以防止繞線從齒上滑脫。整個(gè)薄片10的所有齒的齒端部分限定一假想的圓周面。 優(yōu)選地，齒片12與環(huán)部11是一體的。作為示例，所示出的薄片10具有12個(gè)齒片。在每個(gè) 齒片12的齒根部位設(shè)置有一定位孔13?？蛇x地，在所述環(huán)部11的位于相鄰兩齒之間的中 央部位(即預(yù)定缺齒位置)設(shè)置有一凹口 14，該凹口用于容納其他齒片的齒根部分?？梢?想到，所示出的薄片IO可通過(guò)這樣的方式獲得將與薄片IO大小相似的但是具有24個(gè)沿 環(huán)部的外周以等角向間距間隔設(shè)置的齒片的薄片放置在用于沖裁的裝置上，在每個(gè)齒片的 齒根區(qū)域沖孔得到定位孔13，然后每隔一個(gè)齒片地沖裁，最后，得到圖1所示的薄片10。
如圖2所示，被沖裁下來(lái)的齒片12'疊置到圖1中所示的薄片10的齒片12上可 得到疊片1。齒片12'和齒片12之間的連接可通過(guò)粘接、鉚合或互鎖結(jié)構(gòu)等傳統(tǒng)的連接方 法來(lái)實(shí)現(xiàn)。齒片12'和齒片12的疊置構(gòu)成一個(gè)完整的單獨(dú)的定子齒15。因此，疊片1由環(huán) 部11和齒15構(gòu)成。齒15的軸向厚度大于環(huán)部厚度。當(dāng)然，定子齒15也可以是一體成型 的，而不是由多個(gè)齒片疊置而成。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以想到，所述定子齒15也可以是與薄 片10的環(huán)部11 一體成型的，例如，通過(guò)模制成形，或者通過(guò)互鎖結(jié)構(gòu)連接在所述薄片10的 環(huán)部11上。此外，齒片12'和齒片12的形狀一致，以在堆疊的時(shí)候保持齒片輪廓對(duì)齊。
圖3、圖4示出用于圖2所示疊片1的各齒15的絕緣裝置20。圖5示出安裝了絕 緣裝置20后的本發(fā)明的定子疊片。該絕緣裝置20由用于使疊片環(huán)部端面絕緣的盤形件 21和沿該盤形件21的周向等角向間距設(shè)置的絕緣套22構(gòu)成。該盤形件21在相鄰絕緣套 22之間的中央部位處在外周上設(shè)置有凹口 211，以用于在與疊片的待絕緣處理的端面貼合 時(shí)與薄片IO的凹口 14相對(duì)應(yīng)。該絕緣套22由大體限定出用于容納齒15的凹形空間的凹 部221和用于蓋住該凹部的敞口的蓋部222組成。自下到上依次堆疊的齒片12,12'與所 述凹部221之間可以是松配合或緊配合，優(yōu)選地，所述凹部221的相對(duì)兩側(cè)2211,2212夾緊 齒片，所述蓋部222貼合在堆疊于最上端的齒片12'上并與所述凹部221扣合連接，形成中 空的絕緣套。在其中穿過(guò)有齒15的絕緣套22通過(guò)常規(guī)的連接方式連接到該齒15所在的 疊片1的環(huán)部11上。在凹部221的相對(duì)兩側(cè)2211,2212的與疊片1的環(huán)部11靠近的端部 各設(shè)置有用于抵靠在環(huán)部11的外周上以確保在疊片繞線的過(guò)程中繞線與疊片絕緣的凸緣 241、242。在所示實(shí)施例中，多個(gè)沿周向布置的絕緣套22的凹部221的底側(cè)2213連接在盤 形件21上或與該盤形件21 —體成型。當(dāng)待絕緣處理的疊片并非用于形成定子的端部疊片 時(shí)，該盤形件21可以省略。
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圖4示出絕緣套22的蓋部222。該蓋部形狀與齒片形狀一致。該蓋部222在與 齒片12的定位孔13對(duì)應(yīng)的位置設(shè)置有定位銷23。該定位銷23通過(guò)常規(guī)的連接方式固定 在蓋部222的面向齒15的一側(cè)?？梢韵氲?，定位銷23也可以與蓋部222 —體成型。在將 齒15放置在絕緣套22的凹部221內(nèi)之后使蓋部222的帶有定位銷的一側(cè)面向齒15并使 定位銷23與在齒根部設(shè)置的定位孔13對(duì)齊，接著將定位銷23插入所述定位孔13內(nèi)并使 所述蓋部222貼靠在齒15的上端面上，如圖6所示，由此，使齒15與待要繞在齒15上的繞 線絕緣。此外，該絕緣套22可以起到便于對(duì)齊裝配齒片12，12'的作用。當(dāng)然，本領(lǐng)域技術(shù) 人員可以想到其他的用于使齒與繞線絕緣的絕緣處理，例如在齒15的待與繞線接觸的各 表面涂上絕緣涂層或粘貼有絕緣紙。在一實(shí)施例中，定位銷也可以設(shè)置在絕緣套22的凹部 221的底側(cè)2213上。 下面以兩個(gè)疊片疊合構(gòu)成一完整定子為例來(lái)描述本發(fā)明的定子的組裝方法。
首先，提供兩個(gè)結(jié)構(gòu)完全相同的疊片l和疊片l'。將疊片l和疊片l'分別與絕緣 裝置20組裝在一起。之后，通過(guò)繞線夾具(未示出)來(lái)固定經(jīng)絕緣處理的疊片l，l'，使得
兩疊片同軸固定并且兩疊片的凸出有齒的一側(cè)相對(duì)，并且兩疊片i，r之間間隔有一定的軸 向距離，如圖7所示。從圖7中可以看出，為使所述兩疊片同軸，將疊片i，r上下套置在一 根圓柱上。 接著，進(jìn)行繞線工序。在繞線之前，將所有齒分類并標(biāo)記為屬于相X、Y、Z(以三相 定子為例)。參見圖8a-8d，先從疊片1中的一個(gè)屬于X相的齒151開始，將一根足夠長(zhǎng)的繞 線沿順時(shí)針的方向纏繞在齒151的徑向延伸的部分長(zhǎng)度上，繞完一定圈數(shù)后，繞到疊片r
的對(duì)應(yīng)的齒151'上沿逆時(shí)針?lè)较蚶@線，繞到一定圈數(shù)后，越過(guò)疊片r的2個(gè)齒繞到疊片i
的齒152上，繞完齒152后接著纏繞疊片l'的齒152'…如此反復(fù)，直至所有疊片的所有屬 于同一相X的齒上都纏繞有預(yù)定量的繞線。在繞線的過(guò)程中，繞線中的跨線部分L盡量布
置在疊片i的經(jīng)絕緣處理的下端面或疊片r的經(jīng)絕緣處理的上端面，以確保在疊片i和疊
片1'壓合時(shí)不存在跨線部分L的干擾。接著，對(duì)屬于相Y或Z的齒分別進(jìn)行類似的繞線。
由于在繞線時(shí)，兩疊片之間的間隔比傳統(tǒng)的繞線空間大很多并且各疊片的齒之間的空間增 大了兩倍多，因此，根據(jù)本發(fā)明的定子結(jié)構(gòu)的繞線比傳統(tǒng)的定子結(jié)構(gòu)繞線方便。此外，由于 在繞線過(guò)程中采取的是連續(xù)走線的方式，因此，繞線接頭大大減少。 接著，如果繞完線的疊片為齒-齒相對(duì)，則將繞完線的疊片之一沿預(yù)定的方向轉(zhuǎn) 動(dòng)一定的角度，使上疊片的各齒在下疊片所在平面上的投影落在下疊片的相鄰兩齒之間 預(yù)定的位置，例如使上疊片的各齒的根部部分與下疊片的環(huán)部上的相鄰兩齒之間的凹口對(duì) 齊，如圖8d所示。 本領(lǐng)域技術(shù)人員可以想到，也可以在繞線之前將各疊片固定在預(yù)定的角度位置， 使得各疊片的缺齒位置與其它疊片的相應(yīng)的齒在軸向上對(duì)準(zhǔn)。 如圖8e所示，通過(guò)壓合工具使疊片1和疊片l'扣合在一起，使得兩疊片的環(huán)部疊 置并且兩疊片的齒在環(huán)部的周向上交錯(cuò)，即形成一完整的定子結(jié)構(gòu)。為使定子美觀，可將定 子端面上的跨線部分L收緊并且捆扎起來(lái)(圖中未示出)。
最后，從繞線夾具上取下組裝后的定子30，如圖9所示。 雖然上文給出的例子中僅通過(guò)兩個(gè)疊片來(lái)形成定子，但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以 想到，本發(fā)明的定子不局限于由兩個(gè)疊片疊合而成，例如，可以由3、4或更多個(gè)疊片疊合而成。 例如，當(dāng)由三個(gè)疊片組裝定子時(shí)，各疊片的齒的厚度大致為疊片環(huán)部厚度h的三 倍，其中，上部疊片的齒自其所在的疊片的環(huán)部向下延伸的長(zhǎng)度為2h，中間疊片的齒自其所 在的疊片的環(huán)部分別向上和向下延伸的長(zhǎng)度為h，下部疊片的齒自其所在的疊片的環(huán)部向 上延伸的長(zhǎng)度為2h。此時(shí)，每個(gè)疊片的相鄰齒之間預(yù)留有兩個(gè)缺齒位置。根據(jù)疊片上齒數(shù) 設(shè)置繞線方式，使得中間疊片的端面上不存在跨線部分，并且用一根繞線將屬于同一相的 所有齒繞完。在屬于不同相的所有齒繞線完畢后，將這三個(gè)疊片疊合，可得到齒厚為3h的 定子。 在由多個(gè)疊片組裝定子的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)裝配和繞線的需要改 變絕緣裝置或絕緣套的結(jié)構(gòu)。此外，每個(gè)疊片的齒數(shù)也不局限于圖中所示出的齒數(shù)。每個(gè) 疊片的環(huán)部、齒片或齒的厚度、形狀也可做出不同的變形。 圖8a-8d所示的繞線方式僅僅是示例性，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)疊片數(shù)、齒數(shù) 等結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)繞線方式做出不同的變形。 圖中所示的雖然為內(nèi)定子結(jié)構(gòu)，但是本發(fā)明同樣也適用于外定子結(jié)構(gòu)。 從上述描述可以看出，根據(jù)本發(fā)明的組裝方法制得的定子結(jié)構(gòu)具有繞線方便、槽
滿率高、繞線線頭少的優(yōu)點(diǎn)。因此，特別適用于繞線為鋁線的情況。 本領(lǐng)域技術(shù)人員顯然明白，可對(duì)本發(fā)明的定子結(jié)構(gòu)作出各種修改和變型而不會(huì)脫 離本發(fā)明的范圍。鑒于本說(shuō)明書和本文所公開的實(shí)施例的實(shí)踐，本發(fā)明的其它實(shí)施例對(duì)于 本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的。本說(shuō)明書和示例應(yīng)當(dāng)看作僅僅是例示性的，而本發(fā)明 的真正范圍由所附權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
一種用于電機(jī)的疊片式定子的組裝方法，包括以下步驟a)提供多個(gè)疊片，每個(gè)疊片包括具有一中心軸線的環(huán)部和沿環(huán)部的周向以相等角向距離間隔設(shè)置的多個(gè)齒，每個(gè)疊片的齒數(shù)相等；b)將所述多個(gè)疊片依次同軸地固定，使所述多個(gè)疊片彼此間隔預(yù)定的軸向距離；c)在所有齒上纏繞繞線，使得該定子的屬于同一相的所有齒由一根連續(xù)的繞線纏繞；d)將所述多個(gè)疊片繞共同的中心軸線轉(zhuǎn)動(dòng)至預(yù)定的角度位置，壓合所述多個(gè)疊片，使得所述多個(gè)疊片的環(huán)部在軸向上疊置，并且所述多個(gè)疊片的齒沿環(huán)部的周向交錯(cuò)設(shè)置，從而每個(gè)疊片的相鄰齒之間具有各其它疊片的一個(gè)齒。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的組裝方法，其特征在于，步驟a)包括在每個(gè)疊片的環(huán)部上在 該疊片的周向相鄰的齒之間設(shè)置用于容納其它疊片的齒的齒根部分的凹口。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l或2所述的組裝方法，其特征在于，步驟a)包括使所述齒與其所在 的疊片的環(huán)部一體成型。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的組裝方法，其特征在于，步驟a)包括通過(guò)疊合相同形狀 的多個(gè)齒片來(lái)形成所述齒。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的組裝方法，其特征在于，所述齒片通過(guò)鎖合、鉚合或粘合來(lái)固 定彼此之間的疊合連接。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的組裝方法，其特征在于，所述齒片通過(guò)定位銷對(duì)齊設(shè)置。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的組裝方法，其特征在于，步驟a)包括對(duì)所述齒做絕緣處理。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的組裝方法，其特征在于，將絕緣套安裝在所述齒上，使得所述 齒除齒根部分和齒端部分外被絕緣套覆蓋。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的組裝方法，其特征在于，單個(gè)齒由多個(gè)齒片疊合而成。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的組裝方法，其特征在于，在絕緣套上設(shè)置用于對(duì)齊所述多個(gè) 齒片的定位銷。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組裝方法，其特征在于，所述疊片的數(shù)量為2。
12. —種根據(jù)權(quán)利要求1-11之一所述的組裝方法制得的疊片式定子。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于電機(jī)的疊片式定子的組裝方法，包括以下步驟a)提供多個(gè)疊片，每個(gè)疊片包括具有一中心軸線的環(huán)部和沿環(huán)部的周向以相等角向距離間隔設(shè)置的多個(gè)齒，每個(gè)疊片的齒數(shù)相等；b)將所述多個(gè)疊片依次同軸地固定，使所述多個(gè)疊片彼此間隔預(yù)定的軸向距離；c)在所有齒上纏繞繞線，使得該定子的屬于同一相的所有齒由一根連續(xù)的繞線纏繞；d)將所述多個(gè)疊片繞共同的中心軸線轉(zhuǎn)動(dòng)至預(yù)定的角度位置，壓合所述多個(gè)疊片，使得所述多個(gè)疊片的環(huán)部在軸向上疊置，并且所述多個(gè)疊片的齒沿環(huán)部的周向交錯(cuò)設(shè)置，從而每個(gè)疊片的相鄰齒之間具有各其它疊片的一個(gè)齒。本發(fā)明還提供了一種通過(guò)上述組裝方法制得的疊片式定子。
文檔編號(hào)H02K15/02GK101710765SQ20091025988
公開日2010年5月19日 申請(qǐng)日期2009年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月16日
發(fā)明者孫亮, 李先發(fā), 王瑞梅, 高祀法 申請(qǐng)人:艾默生(中國(guó))電機(jī)有限公司