CN112260491B - 一种无铁芯直线电机动子制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无铁芯直线电机动子制造方法，包括以下步骤：步骤一，通过设计的绕线芯模，经绕线工序将线圈绕制到芯模上并固化，形成一个“0”形的整体；步骤二，通过设计一个灌封模具，将绕制完成的线圈灌封成完整的动子。本发明通过设计一套完整的动子制造方法，能有效地实现线圈和动子的制造，为无铁芯直线电机良好的电磁性能提供了结构基础。

Description

一种无铁芯直线电机动子制造方法
技术领域
本发明属于电机技术领域，涉及到直线电机，具体涉及一种无铁芯直线电机动子制造方法。
背景技术
直线电机具有结构简单、定位精度高、响应速度快、工作安全可靠等优点，广泛应用于交通运输、数控加工等行业。在应用中，传统的“旋转电机+滚珠丝杠”的传动形式所能达到的最高进给速度为30m/min，加速度仅为3m/s2。直线电机驱动工作台，速度为传统传动方式的30倍，加速度是传统传动方式的10倍，最大可达10g；刚度提高了7倍；直线电机直接驱动的工作台无反向工作死区；由于电机传动惯量小，由其构成的直线伺服***可以达到较高的频率响应。
直线电机可以分为圆柱形直线电机、U形槽式直线电机和平板形直线电机。其中，平板形直线电机因其应用最广泛，成为各类型直线电机的研究重点，而无槽无铁芯类的电机推力小但是控制速度平稳，是本发明专利的应用场景。
现有技术中存在的主要问题和缺陷包括：
无槽无铁芯直线电机由于其自身特点，要求动子和定子气隙小，动子的制造是整个电机的技术难点。制造出尺寸合适、线圈定位位置准确、灌封单边仅0.3mm厚且胶层完整的动子是动子制造需要攻克的工序。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题和缺陷，本发明提供了一种无铁芯直线电机动子制造方法，通过设计一套完整的动子制造方法，能有效地实现线圈和动子的制造，为无铁芯直线电机良好的电磁性能提供了结构基础。
为此，本发明采用了以下技术方案：
一种无铁芯直线电机动子制造方法，包括以下步骤：
步骤一，通过设计的绕线芯模，经绕线工序将线圈绕制到芯模上并固化，形成一个“0”形的整体；
步骤二，通过设计一个灌封模具，将绕制完成的线圈灌封成完整的动子。
进一步地，步骤一中，每个绕线芯模上预留两个直径4mm的通孔。
优选地，步骤一中，通过将自粘铜线绕制到芯模上，将铜线加热固化后形成完整的“0”形线圈。
优选地，步骤二中，灌封模具包括定模、动模、脱模螺钉、模具定位销钉、线圈定位销钉、线圈、锁紧螺钉、上盖板、上盖定位销钉、航空插头。
优选地，步骤二中，灌封的过程如下：
2.1、在灌封模具的内腔均匀地涂抹脱模剂；
2.2、将6个线圈定位销钉压入到定模中，保证销钉中间部分的伸出长度为0.3mm；
2.3、将4个模具定位销钉压入到定模中；
2.4、将3个线圈固定到线圈定位销钉上；
2.5、将动模与定模相贴合，通过4个模具定位销钉进行定位；
2.6、通过4个锁紧螺钉将定模和动模进行锁紧；
2.7、将4个上盖定位销钉分别压入到定模和动模中；
2.8、将上盖板固定到灌封模具上，通过上盖定位销钉进行定位；
2.9、将航空插头通过螺纹固定在上盖板上；
2.10、将加热到60℃的环氧树脂从上盖板的灌胶口灌入到灌封模具中，待环氧树脂完全填满模具，停止灌入；
2.11、将灌封模具放入到真空机中，抽真空度不小于负0.5个大气压，保持15分钟；
2.12、再次用环氧树脂将模具完全灌满；
2.13、将灌封模具防盗加热箱中，加热温度设定为180℃，保持1个小时；
2.14、取出灌封模具自然冷却后，先将上盖板取下，再拧出锁紧螺钉，最后依次拧动动模和定模上的脱模螺钉，依次将动模和动子从定模上分离出来，得到单独的动子。
优选地，所述线圈定位销钉的头部与定模之间是间隙配合，线圈定位销钉的中间部分与定模之间是过盈配合。
优选地，所述线圈定位销钉的后部与线圈之间是过盈配合，采用定位台阶和内圆对线圈进行定位。
优选地，所述脱模螺钉的根部是常规螺纹，脱模螺钉的头部是光滑的圆柱体。
优选地，灌封前，脱模螺钉固定在动模上，脱模螺钉的头部与模具齐平；灌封后，通过扭动脱模螺钉将灌封好的动子与模具进行分离。
优选地，所述动子为无铁芯直线电机动子。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)通过将自粘铜线绕制到芯模上，将铜线加热固化后形成完整的“O”形线圈。
(2)通过线圈定位销钉与定模长度的配合，保证了动子在灌封完成后单面0.3mm的厚度要求，为直线电机良好的电磁性能提供了结构基础。
(3)通过动模上加工孔的位置精度，保证了线圈在灌封前的精确定位，从而能保持线圈在灌封完成后在动子中的准确位置。
(4)通过对动模和定模的表面的粗糙度设计要求，保证灌封胶在真空度在负0.5个大气压的情况下不渗漏，结构简单，无需O形圈或密封胶。
(5)在模具上设计上盖，可以保证灌封成型后动子上表面的平整，且能将航空插头直接灌封到动子上，保证动子的出线可靠且连接简便。
(6)通过多次工艺试验，找到了合适的灌封模材料、脱模剂、灌封真空度要求、加温固化的温度和时间。
附图说明
图1是本发明所提供的一种无铁芯直线电机动子制造方法中灌封模具的***图。
图2是本发明所提供的一种无铁芯直线电机动子制造方法中灌封模具的安装完成图。
图3是本发明所提供的动子结构示意图。
图4是本发明所提供的线圈结构示意图。
图5是本发明所提供的线圈芯模结构示意图。
附图标记说明：1、定模；2、动模；3、脱模螺钉；4、模具定位销钉；5、线圈定位销钉；6、线圈；7、锁紧螺钉；8、上盖板；9、上盖定位销钉；10、航空插头；11、环氧树脂；6-1、线圈芯模；6-2、线圈线包。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，其中的具体实施例以及说明仅用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
本发明公开了一种无铁芯直线电机动子制造方法，其主要分为两部分，一部分是通过设计的绕线芯模，通过绕线工序将线圈绕制到芯模上并固化，形成一个“0”形的整体。为了实现线圈与灌封模的固定，每个线圈芯模上预留两个直径4mm的通孔。另一部分是通过设计一个灌封模具，将绕制完成的线圈灌封成完整的动子。
如图1所示，灌封模具包括定模1、动模2、脱模螺钉3、模具定位销钉4、线圈定位销钉5、线圈6、锁紧螺钉7、上盖板8、上盖定位销钉9、航空插头10。安装完成后的模具如图2所示。
灌封的工艺方法如下：
(1)在模具的内腔均匀地涂抹脱模剂。
(2)将6个图1所示线圈定位销钉5压入到定模1中，保证销钉中间部分的伸出长度为0.3mm。
(3)将4个模具定位销钉4压入到定模1中。
(4)将3个线圈6固定到线圈定位销钉5上。
(5)将动模2与定模1相贴合，由4个模具定位销钉4进行定位。
(6)通过4个锁紧螺钉7将定模1和动模2进行锁紧。
(7)将4个上盖定位销钉9分别压入到定模1和动模2中。
(8)将上盖板8固定到模具上，通过上盖定位销钉9进行定位。
(9)将航空插头10通过螺纹固定在上盖板8上。
(10)将加热到60℃的环氧树脂从上盖的灌胶口灌入到模具中，待树脂完全填满模具，停止灌入。
(11)将模具放入到真空机中，保证真空度不小于负0.5个大气压，保持15分钟。
(12)再次用环氧树脂将模具完成灌满。
(13)将模具放到加热箱中，温度设定在180℃，保持1个小时。
(14)取出模具自然冷却后，先将上盖板8取下，再拧出模具固定螺钉，最后依次拧动动模2和定模1上的脱模螺钉3，依次将动模2和动子从定模1上分离出来。从而得到单独的动子。
(15)再次使用时，如上步骤重复即可。
制作完成后的动子如图3所示，包括环氧树脂11、线圈6和航空插头10。线圈6如图4所示，包括线圈芯模6-1和线圈线包6-2。线圈芯模6-1如图5所示。
本发明的关键点在于：
1、整个模具的设计，实现线圈的定位、灌封、脱模和航空插头的固定。
2、线圈定位销钉和模具的配合，头部与定模的间隙配合，方便销钉的进入，中间部分与定模是过盈配合，保证销钉能准确固定到定模上。定位销钉的后部分与线圈过盈配合，采用定位台阶和内圆对线圈进行定位，保证线圈在动子中的准确定位和固定。
3、两个脱膜螺钉是特殊设计的，螺钉的根部是常规螺纹，螺钉的头部是光滑的圆柱体。螺纹的作用有两点，一是在灌封前将螺钉准确地固定在动模上，螺钉头部与模具齐平；一是在灌封后，通过扭动螺钉将灌封好的动子与模具进行分离。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则范围之内所作的任何修改、等同替换以及改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种无铁芯直线电机动子制造方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一，通过设计的绕线芯模，经绕线工序将线圈绕制到芯模上并固化，形成一个“0”形的整体；
步骤二，通过设计一个灌封模具，将绕制完成的线圈灌封成完整的动子；
步骤二中，灌封模具包括定模(1)、动模(2)、脱模螺钉(3)、模具定位销钉(4)、线圈定位销钉(5)、线圈(6)、锁紧螺钉(7)、上盖板(8)、上盖定位销钉(9)、航空插头(10)；
步骤二中，灌封的过程如下：
2.1、在灌封模具的内腔均匀地涂抹脱模剂；
2.2、将6个线圈定位销钉(5)压入到定模(1)中，保证销钉中间部分的伸出长度为0.3mm；
2.3、将4个模具定位销钉(4)压入到定模(1)中；
2.4、将3个线圈(6)固定到线圈定位销钉(5)上；
2.5、将动模(2)与定模(1)相贴合，通过4个模具定位销钉(4)进行定位；
2.6、通过4个锁紧螺钉(7)将定模(1)和动模(2)进行锁紧；
2.7、将4个上盖定位销钉(9)分别压入到定模(1)和动模(2)中；
2.8、将上盖板(8)固定到灌封模具上，通过上盖定位销钉(9)进行定位；
2.9、将航空插头(10)通过螺纹固定在上盖板(8)上；
2.10、将加热到60℃的环氧树脂从上盖板(8)的灌胶口灌入到灌封模具中，待环氧树脂完全填满模具，停止灌入；
2.11、将灌封模具放入到真空机中，抽真空度不小于负0.5个大气压，保持15分钟；
2.12、再次用环氧树脂将模具完全灌满；
2.13、将灌封模具防盗加热箱中，加热温度设定为180℃，保持1个小时；
2.14、取出灌封模具自然冷却后，先将上盖板(8)取下，再拧出锁紧螺钉(7)，最后依次拧动动模(2)和定模(1)上的脱模螺钉(3)，依次将动模(2)和动子从定模(1)上分离出来，得到单独的动子。
2.根据权利要求1所述的一种无铁芯直线电机动子制造方法，其特征在于：步骤一中，每个绕线芯模上预留两个直径4mm的通孔。
3.根据权利要求1所述的一种无铁芯直线电机动子制造方法，其特征在于：步骤一中，通过将自粘铜线绕制到芯模上，将铜线加热固化后形成完整的“0”形线圈。
4.根据权利要求1所述的一种无铁芯直线电机动子制造方法，其特征在于：所述线圈定位销钉(5)的头部与定模(1)之间是间隙配合，线圈定位销钉(5)的中间部分与定模(1)之间是过盈配合。
5.根据权利要求1所述的一种无铁芯直线电机动子制造方法，其特征在于：所述线圈定位销钉(5)的后部与线圈(6)之间是过盈配合，采用定位台阶和内圆对线圈(6)进行定位。
6.根据权利要求1所述的一种无铁芯直线电机动子制造方法，其特征在于：所述脱模螺钉(3)的根部是常规螺纹，脱模螺钉(3)的头部是光滑的圆柱体。
7.根据权利要求1所述的一种无铁芯直线电机动子制造方法，其特征在于：灌封前，脱模螺钉(3)固定在动模(2)上，脱模螺钉(3)的头部与模具齐平；灌封后，通过扭动脱模螺钉(3)将灌封好的动子与模具进行分离。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的一种无铁芯直线电机动子制造方法，其特征在于：所述动子为无铁芯直线电机动子。
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