移动子及其制造方法和包含该移动子的直线马达 【技术领域】
本发明涉及直线马达，特别涉及移动子及其制造方法和包含该移动子的线圈可动型直线马达。
背景技术
移动子一般由夹具和励磁线圈组成，每个励磁线圈由多层线圈单体层叠构成并且与夹具固定在一起，移动子夹具上设置接线端以向励磁线圈输送电流，于是，作用于励磁线圈的电磁力被传递至整个移动子。由于线圈可动型直线马达的移动子与安装负载的移动平台相连，因而带动负载作直线运动。
为了将励磁线圈与夹具固定在一起，如图9所示，将铸型模具101与夹具102装配在一起构成一面敞开的腔体，然后将励磁线圈19放入该腔体并注入树脂材料25，当树脂材料硬化后，将已经浇铸在一起的励磁线圈19和夹具102从模具101中取出即得到移动子。但是，由于放置在腔体内的励磁线圈的单体密度较高，因此注入的树脂材料如果粘度较高，则容易在线圈单体之间形成气孔，不利于线圈单体之间以及与夹具的连接强度，即使降低粘度，也无法保证没有气孔。
【发明内容】
因此，本发明的目的是提供一种具有新型结构的移动子及其制造方法，该移动子具有内部无气孔、结构牢固和散热效果好等优点。
按照本发明的用于线圈可动型直线马达的移动子包含：
铸型部件，上下端部的截面面积大于中部的截面面积，其中部内部形成有呈“コ”形的通风孔，所述通风孔在铸型部件端面上开设有开口以供空气进出；
与铸型部件其中一个端部通过树脂材料固定在一起地夹具，其端面上沿移动子移动方向开设有多个通孔以供树脂材料注入；
通过树脂材料固定于铸型部件中部内部并被所述通风孔环绕的多个励磁线圈，每个励磁线圈回路的中段侧边呈直线状而两个端部向同一方向弯曲，相邻励磁线圈回路部分交叠地放置，每个励磁线圈回路的中段侧边位于相邻励磁线圈回路平面内，并且相邻励磁线圈回路的端部的弯曲方向相反以容纳所述支承棒。
上述移动子的制造方法包含以下步骤：
将多个励磁线圈以下述方式排列，每个励磁线圈回路的中段侧边呈直线状而两个端部向同一方向弯曲，相邻励磁线圈回路部分交叠地放置，每个励磁线圈回路的中段侧边位于相邻励磁线圈回路平面内，并且相邻励磁线圈回路的端部的弯曲方向相反以形成环绕整个励磁线圈组的对峙空间；
将呈“コ”形的支承棒插入上述对峙空间并与上述励磁线圈组固定后放入成形模具中；
通过向所述成形模具与励磁线圈组之间的空隙注入树脂材料从而形成包含被“コ”形通气管环绕的励磁线圈组的铸型部件，该铸型部件上下端部的截面面积大于中部的截面面积；
将表面沿移动子运动方向开设通孔的夹具与铸型部件放入模具，其中夹具下表面与铸型部件的其中一个端部的上表面之间形成有空隙；
使夹具和铸型部件以一定的角度沿移动子移动方向倾斜并向高位通孔注入树脂材料以使树脂材料经空隙向低位通孔流动，当低位通孔内树脂材料达到合适数量时，通过减小倾斜度使相邻的高位通孔内也填充合适数量的树脂材料，该注入过程延续到所有通孔都依次填充合适的树脂材料为止；以及
对树脂材料进行硬化处理以得到通过树脂材料将夹具与铸型部件固定在一起的移动子。
在上述制造方法中，由于在夹具表面设置通孔，因此可以通过观察通孔确认树脂材料的填充情况。由于树脂材料是从高位通孔向低位通孔流动的，并且是从低向高逐个填满的，因此可将空气排出并保证树脂材料在各个通孔内的填充量一致。而且，由于通孔内充填了树脂材料，因此强化了作用于铸型部与夹具之间的移动方向应力。
本发明的另一个目的是提供一种采用上述移动子的线圈可动型直线马达，它包含：
按照本发明的移动子；以及
剖面略呈“凹”字形状的定子，其框架内侧面上设置极性交替变化的N极和S极磁石以形成互相面对的磁石列，两列磁列之间形成有容纳移动子作直线移动的移动空间。
【附图说明】
图1是按照本发明的线圈可动型直线马达的示意图。
图2是本发明移动子的铸型部件的示意图。
图3是图2所示铸型部件的正视图。
图4是图1所示移动子的纵向剖面示意图。
图5(a)和5(b)是本发明移动子制造过程中励磁线圈制作工序的示意图。
图6是移动子铸型成形工艺的示意图。
图7是本发明移动子的夹具示意图。
图8是铸型成形工艺完成后的移动子示意图。
图9为现有技术下移动子制造方法的示意图。
【具体实施方式】
以下借助附图描述本发明的较佳实施例。
本发明的线圈可动型马达1由定子3和移动子5构成，如图1所示，定子3的剖面略呈“凹”字形状，其框架6的内侧面上设置极性交替变化的N极和S极磁石7以形成互相面对的磁石列9、11，两列磁列之间形成有容纳移动子5作直线移动的移动空间13；移动子5由铸型部件15、夹具17和励磁线圈19组成。
铸型部件15如图2和图4所示呈钢轨状，上端部27和下端部29的截面面积大于平板状的中部。为了散发励磁线圈19产生的大量热量，如图2所示，在铸型部件15内部形成有截面为圆形的通风孔33，该通风孔33由位于侧部的横管35、位于另一侧部的横管37及与这些横管连通的纵管39构成“コ”形，其在端面31开设有开口以供空气进出。
夹具17与铸型部件15其中一个端部通过树脂材料固定在一起，如图1所示，在其端面41上沿移动子5的移动方向开设多个通孔42以供树脂材料25注入。夹具一般采用金属铝等非磁性体金属材料制成。
励磁线圈19的形状如图5(a)所示，它由多个线圈单体19a重叠而成，线圈回路中段侧边22呈直线状，回路两端部21沿同一方向向上或向下弯曲。如图5(b)所示，在多个励磁线圈构成的线圈组中，相邻的励磁线圈19部分交叠地放置，每个励磁线圈19的侧边中段22位于相邻励磁线圈19的回路平面内，并且相邻励磁线圈19的端部21的弯曲方向相反以形成空间23。
以下描述本发明移动子5的制造方法。首先，将形状与通风孔33相似的支承棒45与如图5(b)所示的励磁线圈组固定在一起，其中对应横管35的支承棒部分插入空间23，对应纵管39的支承棒部分位于整个励磁线圈组的其中一侧边缘。
随后，如图6所示，将带支承棒45的励磁线圈19放入成形模具47中，支承棒有止挂部49，从而将励磁线圈19悬挂在成形模具47中，该模具内表面与线圈19之间的空隙构成注入树脂材料的空间。
最后，向成形模具47内注入树脂25，并在树脂25凝固后拆开成形模具，拔出支承棒。由此得到如图2所示的形成有通风孔33的铸型部件15。
在形成上述铸型部件15之后，将其两个侧面44与夹具17的内侧壁43临时连接起来，此时，铸型部15端部的上表面46(参见图2)与夹具17下表面或内侧表面48(参见图7)之间存有空隙。为了形成封闭空间，在铸型部件15的端面31和相对的另一端面32处插入封堵材料。如图8所示，例如通过垫块51使移动子5沿移动方向倾斜一定的角度放置，并向夹具抬高部分的高位通孔42注入树脂25，被注入的树脂顺着上表面46与内侧表面48形成的空隙向低位流动。
在树脂注入过程中，可以通过观察低位通孔42中的树脂量来确认树脂材料25的填充量是否合适。比较好的填充量是树脂材料25被充填到端面41稍下方的位置。如果低位已经填充合适数量的树脂材料，则通过减小倾斜度使相邻的高位通孔内也填充合适数量的树脂材料，该注入过程延续到所有通孔都依次填充合适的树脂材料为止。
填充完毕后即可进行树脂硬化处理，最终得到如图4所示的移动子。
由于励磁线圈19的直线段22嵌入相邻励磁线圈19的线圈平面内，所以当处于定子3的磁石列9、11之间时，可以将磁场强度或磁链线圈数提高到原来的2倍，由此，在相同的电流情况下，就可以得到约原来2倍的电磁力。
如图3所示，横管35、37和纵管39围绕于励磁线圈组的周围分布，因此不仅能有效地吸收励磁线圈19产生的热量，而且具有均匀的散热效果。由此可有效抑制励磁线圈19的温度上升和防止线圈电阻的上升，从而保持较高的推进力。
由于沿移动方向在夹具17的端面41上开设多个通孔42，并逐个通孔地注入树脂材料25以确保各通孔具有合适的树脂填充量，所以防止了气孔的产生，强化了励磁线圈19与夹具17之间的连接。
由于浇入通孔的树脂量为夹具17端面41部分的厚度，因此可抵抗沿移动方向作用于铸部件15与夹具17之间的应力，并且强化了铸型部件15与夹具17之间的连接强度。
本发明并不局限于上述实施方式，在不脱离本发明主旨的前提下还可以有多种变化。
例如，可以使通孔42在端面41上直径大于在内表面43上的直径。这样，不但强化了树脂材料25的汲入，而且也强化了对移动方向上应力的抵抗作用。又如，可将铸型部件15端面31和32上设置的辅助材料50改为连接材料。