直线电机动子组件中的磁体固定结构及其固定方法.pdf

本发明公开了一种直线电机动子组件中的磁体固定结构，包括：磁体框架、磁体安装槽和磁体；磁体框架呈圆筒形状，设置在外定子与内定子之间，分别与外定子和内定子留有间隙；所述的磁体安装槽形成在磁体框架的外周面上；所述的磁体利用嵌衬铸造方法一体式地固定在磁体框架上的磁体安装槽内。有益效果是：利用嵌衬铸造方法来将磁体固定在磁体框架上，不仅可以提高磁体框架的强度，提高磁体安装槽尺寸的精确度，而且还能防止磁体框架的破损或磁体从磁体安装槽中脱出，提高了直线电机的可靠性。另外，可以减少了用来固定磁体的部件数目，简化了制造工艺，大幅度降低生产成本。

1.  一种直线电机动子组件中的磁体固定结构，包括：磁体框架、磁体安装槽和磁体；磁体框架呈圆筒形状，设置在外定子与内定子之间，分别与外定子和内定子留有间隙；所述的磁体安装槽形成在磁体框架的外周面上；其特征在于：所述的磁体(120)利用嵌衬铸造方法一体式地固定在磁体框架(110)上的磁体安装槽(111)内。

2.  根据权利要求1所述的直线电机动子组件中的磁体固定结构，其特征在于：所述的磁体安装槽(111)呈圆环形状，磁体(120)呈与磁体安装槽(111)的形状相对应的圆环形状。

3.  根据权利要求1所述的直线电机动子组件中的磁体固定结构，其特征在于：所述的磁体安装槽(111)为若干个沿磁体框架的外周面等间距形成的矩形槽，磁体(120)呈与各个磁体安装槽(111)的形状相对应的长方体形状。

4.  根据权利要求1、2和3所述的直线电机动子组件中的磁体固定结构，其特征在于：所述的磁体(120)上沿其运动方向的前/后侧壁或其四面侧壁形成倾斜面(121)或阶梯面。

5.  根据权利要求1所述的直线电机动子组件中的磁体固定结构的固定方法，其特征在于：包括：步骤a：在模具(M)内部放入磁体(120)；步骤b：将模具(M)闭合，通过注入口(h)向模具腔内注入不锈钢系列金属熔液，嵌衬铸造成磁体框架(110)；上述嵌衬铸造工序完成之后，磁体(120)便牢固地固定在磁体框架(110)上的磁体安装槽(111)内。

6.  根据权利要求1所述的直线电机动子组件中的磁体固定结构的固定方法，其特征在于：步骤a：首先制造出带有磁体安装槽(111)的磁体框架(110)，并将该磁体框架(110)放入可以包容磁体安装槽(111)的模具(M)内；步骤b：将模具(M)闭合，通过注入口(h)向模具腔内注入磁体熔液，在磁体安装槽(111)内嵌衬铸造出磁体(120)；上述嵌衬铸造工序完成之后，磁体(120)便牢固地固定在磁体框架(110)上的磁体安装槽(111)内。

直线电机动子组件中的磁体固定结构及其固定方法
技术领域
本发明涉及一种直线电机，特别是涉及一种直线电机动子组件中的磁体固定结构及其固定方法。
背景技术
直线电机是一种将电能直接转换成往复式直线运动机械能的装置。直线电机一般包括定子和动子，动子在定子产生的变化磁场的作用下作往复式直线运动。
在直线电机中，定子组件由圆筒状的外定子和内定子组成，外定子与内定子之间具有一定间隙；动子组件安装在外定子与内定子之间；所述的外定子或内定子上安装有线圈；在动子组件上对应于定子线圈的位置上，安装有磁体；动子组件上的磁体在定子线圈产生的磁场作用下，带动动子组件作往复式直线运动。
图1为已有的直线电机的剖视图；图2为已有的直线电机中动子重要部位断面放大示意图。
如图1和图2所示，已有的直线电机包括：定子组件10和动子组件20；定子组件10可产生变化磁场；动子组件20可在定子组件10产生的变化磁场的作用下，作往复式直线运动。
所述的定子组件10由外定子11和内定子12组成；外定子11呈圆筒形状，外定子11的内侧嵌入有线圈C，内定子12也呈圆筒形状；外定子11套在内定子12的外面，二者之间留有一定间隙。
所述的外定子11是由若干片薄碳素钢板叠合而成的，各个碳素钢板均有一个形状与线圈C相适应的缺口，这些薄碳素钢板叠合形成外定子11之后，便在其内侧形成了线圈C的嵌入槽；所述的内定子12是由若干个矩形薄碳素钢板叠合而成的。
所述的动子组件20包括：磁体框架21、磁体22和磁体固定机构23；磁体框架21设置在外定子11与内定子12之间，分别与外定子11和内定子12留有间隙；磁体22设置在磁体框架21外周面上的磁体安装槽21a内，其位置与定子组件10上的线圈C相对应；磁体固定机构23将设置在磁体框架21上的磁体安装槽21a内的磁体22加以固定。
所述的磁体框架21是由不锈钢材料制成的，其主体形状是与外定子11及内定子12相同的圆筒形状。如图2所示，磁体框架21在与外定子11线圈C相对应的外周面上，沿着圆周方向等间距地形成若干个具有一定深度的矩形磁体安装槽21a。
所述的磁体固定机构23包括线材层23a和硬化粘接层23b；线材层23a由碳纤维等复合材料制成，缠绕在磁体22的外围面上将磁体22牢牢地捆扎在磁体安装槽21a；硬化粘接层23b是一种粘接剂，涂在线材层23a的表面，粘接剂渗入线材层23a之间后硬化便形成硬化粘接层23，将线材层23a进一步牢固地固定。
上述已有的直线电机的动子组件的制作及组装过程如下：
首先，利用金属薄板加工制作成磁体框架21的大体框架，在该磁体框架21的规定部位形成若干个向内凹进的磁体安装槽21a；与此同时，将磁体22加工成规定的尺寸和形状，准备组装动子组件20。
然后，在磁体框架21外圆周面上的各个磁体安装槽21a中，分别插入磁体22，利用卷线机把用碳纤维制成的线材缠绕在磁体22的外围面上，完成上述磁体22的初步组装。
接着，在磁体22外围面上的线材层23a的表面上涂抹粘接剂，使粘接剂渗入线材层23a之间，并进行硬化，形成硬化粘接层23b，将线材层23a牢牢地粘结在磁体22上。至此，动子组件的制作及组装过程即告结束。
上述已有的直线电机的工作原理是：直线电机通电启动后，线圈C内产生电流，线圈C便在外定子11与内定子12之间产生一种闭合型的变化磁场，随着线圈C中的电流方向改变，该磁场方向也随之改变，磁体22在这种变化的磁场的作用下，带动磁体框架21作往复式直线运动。
上述已有的直线电机存在如下缺点：磁体框架21是由金属薄板加工而成的，因此磁体安装槽21a的壁厚比较薄，金属薄板加工后强度下降，容易破损，因此很难将磁体安装槽21a的尺寸制作得很精确，磁体22组装在磁体安装槽21a后，很容易脱离磁体安装槽21a。
另外，磁体固定机构23是利用碳纤维等线材卷绕磁体22后，再通过粘接剂粘结固定，带来了工艺繁琐、生产效率下降、生产成本增高的问题；有时由于线材层的粘接强度不足，存在着磁体22脱离磁体安装槽21a的隐患。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服上述已有的直线电机动子组件中的磁体固定结构的缺点，提供一种可提高磁体框架的强度和尺寸精确度、稳固地固定磁体、生产成本低、生产效率高的直线电机动子组件中的磁体固定结构及其固定方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用地技术方案是：直线电机包括：定子组件和动子组件；所述的定子组件包括：外定子和内定子，外定子呈圆筒形状，外定子的内侧嵌入有线圈，内定子也呈圆筒形状；外定子套在内定子的外面，二者之间留有一定间隙；所述的动子组件包括：磁体框架、磁体安装槽和磁体；磁体框架呈圆筒形状，设置在外定子与内定子之间，分别与外定子和内定子留有间隙；所述的磁体安装槽形成在磁体框架的外周面上。
本发明直线电机动子组件中的磁体固定结构为：利用嵌衬铸造方法将磁体一体式地固定在磁体框架上的磁体安装槽内。
所述的磁体安装槽呈圆环形状，磁体呈与磁体安装槽的形状相对应的圆环形状。
所述的磁体安装槽还可以为若干个沿磁体框架的外周面等间距形成的矩形槽，磁体呈与各个磁体安装槽的形状相对应的长方体形状。
本发明直线电机动子组件中的磁体固定方法包括：步骤a：在模具内部放入磁体；步骤b：将模具闭合，通过注入口向模具腔内注入不锈钢系列金属熔液，嵌衬铸造成磁体框架。
上述嵌衬铸造工序完成之后，磁体便牢固地固定在磁体框架上。
本发明直线电机动子组件中的磁体固定方法还可以是包括：步骤a：首先制造出带有磁体安装槽的磁体框架，并将该磁体框架放入可以包容磁体安装槽的模具内；步骤b：将模具闭合，通过注入口向模具腔内注入磁体熔液，在磁体安装槽内嵌衬铸造出磁体。
上述嵌衬铸造工序完成之后，磁体便牢固地固定在磁体框架上的磁体安装槽内。
本发明的有益效果是：利用嵌衬铸造方法来将磁体固定在磁体框架上，不仅可以提高磁体框架的强度，提高磁体安装槽尺寸的精确度，而且还能防止磁体框架的破损或磁体从磁体安装槽中脱出，提高了直线电机的可靠性。另外，可以减少了用来固定磁体的部件数目，简化了制造工艺，大幅度降低生产成本。
附图说明
图1为已有的直线电机的剖视图。
图2为已有的直线电机中动子重要部位断面放大示意图。
图3为本发明直线电机动子组件中的磁体固定结构的剖视图；
图4为图3中动子的重要部位断面放大示意图；
图5为图3中直线电机动子组件中的磁体的一种制造过程示意图；
图6为图3中直线电机动子组件中的磁体的另一种制造过程示意图。
图中：
10：定子组件             11：外定子
12：内定子               100：动子组件
110：磁体框架            111：磁体安装槽
111a：倾斜面             120：磁体
121：倾斜面              M：模具
h：注入口
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：
图3为本发明直线电机动子组件中的磁体固定结构的剖视图；图4为图3中动子的重要部位断面放大示意图。
如图3和图4所示，直线电机包括：定子组件10和动子组件100；定子组件10由外定子11和内定子12组成；外定子11呈圆筒形状，外定子11的内侧嵌入有线圈C，内定子12也呈圆筒形状；外定子11套在内定子12的外面，二者之间留有间隙(t1)。
所述的外定子11是由若干片薄碳素钢板叠合而成的，各个碳素钢板均有一个形状与线圈C相适应的缺口，这些薄碳素钢板叠合形成外定子11之后，便在其内侧形成了线圈C的嵌入槽；所述的内定子12是由若干个矩形薄碳素钢板叠合而成的。
所述的动子组件100由磁体框架110和磁体120组成；磁体框架110设置在外定子11与内定子12之间，分别与外定子11和内定子12留有间隙；磁体120利用嵌衬铸造方法形成在磁体框架110的外圆周面上，其位置与定子组件10的线圈C相对应。
所述的磁体框架110在外圆周面上形成有用来安装磁体120的磁体安装槽111；磁体框架110呈圆筒形状，利用嵌衬铸造方法与磁体120一体成型。
所述的磁体安装槽111的底面可以是平面，也可以是曲面；磁体安装槽111的内侧壁上对应于磁体120的倾斜面121或阶梯面(图中未示出)形成有相应的反倾斜面111a或反阶梯面(图中未示出)，从而形成磁体120的固定槛。
所述的磁体120可以为圆环形状，嵌衬铸造在磁体框架110的外圆周面上的磁体安装槽111内；也可以呈矩形形状，沿着磁体框架110的外圆周面等间距地嵌衬铸造在相应的各个磁体安装槽111内。
另外，如图4所示，磁体120上沿其运动方向的前/后侧壁或其四面侧壁最好形成倾斜面121或阶梯面，从而使得磁体120与磁体框架110上的磁体安装槽111的底部接触面宽，耳与磁体框架110上的磁体安装槽111的上部接触面窄，磁体120卡在磁体框架110上的磁体安装槽111内，可以更加牢固地固定磁体120。
上述直线电机动子组件的制作过程如下：
图5为图3中直线电机动子组件中的磁体的一种制造过程示意图；图6为图3中直线电机动子组件中的磁体的另一种制造过程示意图。
如图5所示，制作环形或矩形磁体120时，首先向具备一定空间的模具(M)内部放入磁体120(图5中的步骤a)。
然后，将模具(M)闭合，通过注入口h注入不锈钢系列金属熔液，嵌衬铸造成磁体框架110(图5的步骤b)。
上述嵌衬铸造工序完成之后，磁体120便牢固地固定在磁体框架110上。
另外，直线电机动子组件的另一种制作过程是，首先制作磁体框架，再利用嵌衬铸造方法成型磁体。
如图6所示，首先通过金属板或模具加工制造出带有磁体安装槽111的磁体框架110(图6的步骤a)。
然后，向可以包容磁体安装槽111的磁体模具内放入磁体框架110，通过注入口h注入磁体熔液，在磁体安装槽111内嵌衬铸造出磁体120(图6的步骤b)。
上述嵌衬铸造工序完成之后，磁体120便牢固地固定在磁体框架110上的磁体安装槽111内。
综上所述，本发明通过嵌衬铸造成型方法制作磁体框架，既增强了磁体框架的强度，同时可使磁体安装槽与磁体紧密结合，有利于精确控制部件尺寸和防止磁体脱离磁体安装槽，从而提高了直线电机的可靠性。
另外，还可以减少用来固定磁体的部件数目，简化制造工艺，而且利用模具大批量生产尺寸精确的动子组件，可以降低生产成本。
另外，利用嵌衬铸造方法将磁体固定在磁体框架上，可以使磁体框架上的磁体安装槽的侧壁上形成倾斜面或阶梯面，从而可以更加牢固地固定磁体。