專利名稱：直線電機動子組件中的磁體固定結(jié)構(gòu)及其固定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種直線電機，特別是涉及一種直線電機動子組件中的磁體固定結(jié)構(gòu)及其固定方法。
背景技術(shù)：
直線電機是一種將電能直接轉(zhuǎn)換成往復(fù)式直線運動機械能的裝置。直線電機一般包括定子和動子，動子在定子產(chǎn)生的變化磁場的作用下作往復(fù)式直線運動。
在直線電機中，定子組件由圓筒狀的外定子和內(nèi)定子組成，外定子與內(nèi)定子之間具有一定間隙；動子組件安裝在外定子與內(nèi)定子之間；所述的外定子或內(nèi)定子上安裝有線圈；在動子組件上對應(yīng)于定子線圈的位置上，安裝有磁體；動子組件上的磁體在定子線圈產(chǎn)生的磁場作用下，帶動動子組件作往復(fù)式直線運動。
圖1為已有的直線電機的剖視圖；圖2為已有的直線電機中動子重要部位斷面放大示意圖。
如圖1和圖2所示，已有的直線電機包括定子組件10和動子組件20；定子組件10可產(chǎn)生變化磁場；動子組件20可在定子組件10產(chǎn)生的變化磁場的作用下，作往復(fù)式直線運動。
所述的定子組件10由外定子11和內(nèi)定子12組成；外定子11呈圓筒形狀，外定子11的內(nèi)側(cè)嵌入有線圈C，內(nèi)定子12也呈圓筒形狀；外定子11套在內(nèi)定子12的外面，二者之間留有一定間隙。
所述的外定子11是由若干片薄碳素鋼板疊合而成的，各個碳素鋼板均有一個形狀與線圈C相適應(yīng)的缺口，這些薄碳素鋼板疊合形成外定子11之后，便在其內(nèi)側(cè)形成了線圈C的嵌入槽；所述的內(nèi)定子12是由若干個矩形薄碳素鋼板疊合而成的。
所述的動子組件20包括磁體框架21、磁體22和磁體固定機構(gòu)23；磁體框架21設(shè)置在外定子11與內(nèi)定子12之間，分別與外定子11和內(nèi)定子12留有間隙；磁體22設(shè)置在磁體框架21外周面上的磁體安裝槽21a內(nèi)，其位置與定子組件10上的線圈C相對應(yīng)；磁體固定機構(gòu)23將設(shè)置在磁體框架21上的磁體安裝槽21a內(nèi)的磁體22加以固定。
所述的磁體框架21是由不銹鋼材料制成的，其主體形狀是與外定子11及內(nèi)定子12相同的圓筒形狀。如圖2所示，磁體框架21在與外定子11線圈C相對應(yīng)的外周面上，沿著圓周方向等間距地形成若干個具有一定深度的矩形磁體安裝槽21a。
所述的磁體固定機構(gòu)23包括線材層23a和硬化粘接層23b；線材層23a由碳纖維等復(fù)合材料制成，纏繞在磁體22的外圍面上將磁體22牢牢地捆扎在磁體安裝槽21a；硬化粘接層23b是一種粘接劑，涂在線材層23a的表面，粘接劑滲入線材層23a之間后硬化便形成硬化粘接層23，將線材層23a進一步牢固地固定。
上述已有的直線電機的動子組件的制作及組裝過程如下首先，利用金屬薄板加工制作成磁體框架21的大體框架，在該磁體框架21的規(guī)定部位形成若干個向內(nèi)凹進的磁體安裝槽21a；與此同時，將磁體22加工成規(guī)定的尺寸和形狀，準(zhǔn)備組裝動子組件20。
然后，在磁體框架21外圓周面上的各個磁體安裝槽21a中，分別插入磁體22，利用卷線機把用碳纖維制成的線材纏繞在磁體22的外圍面上，完成上述磁體22的初步組裝。
接著，在磁體22外圍面上的線材層23a的表面上涂抹粘接劑，使粘接劑滲入線材層23a之間，并進行硬化，形成硬化粘接層23b，將線材層23a牢牢地粘結(jié)在磁體22上。至此，動子組件的制作及組裝過程即告結(jié)束。
上述已有的直線電機的工作原理是直線電機通電啟動后，線圈C內(nèi)產(chǎn)生電流，線圈C便在外定子11與內(nèi)定子12之間產(chǎn)生一種閉合型的變化磁場，隨著線圈C中的電流方向改變，該磁場方向也隨之改變，磁體22在這種變化的磁場的作用下，帶動磁體框架21作往復(fù)式直線運動。
上述已有的直線電機存在如下缺點磁體框架21是由金屬薄板加工而成的，因此磁體安裝槽21a的壁厚比較薄，金屬薄板加工后強度下降，容易破損，因此很難將磁體安裝槽21a的尺寸制作得很精確，磁體22組裝在磁體安裝槽21a后，很容易脫離磁體安裝槽21a。
另外，磁體固定機構(gòu)23是利用碳纖維等線材卷繞磁體22后，再通過粘接劑粘結(jié)固定，帶來了工藝繁瑣、生產(chǎn)效率下降、生產(chǎn)成本增高的問題；有時由于線材層的粘接強度不足，存在著磁體22脫離磁體安裝槽21a的隱患。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，克服上述已有的直線電機動子組件中的磁體固定結(jié)構(gòu)的缺點，提供一種可提高磁體框架的強度和尺寸精確度、穩(wěn)固地固定磁體、生產(chǎn)成本低、生產(chǎn)效率高的直線電機動子組件中的磁體固定結(jié)構(gòu)及其固定方法。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是直線電機包括定子組件和動子組件；所述的定子組件包括外定子和內(nèi)定子，外定子呈圓筒形狀，外定子的內(nèi)側(cè)嵌入有線圈，內(nèi)定子也呈圓筒形狀；外定子套在內(nèi)定子的外面，二者之間留有一定間隙；所述的動子組件包括磁體框架、磁體安裝槽和磁體；磁體框架呈圓筒形狀，設(shè)置在外定子與內(nèi)定子之間，分別與外定子和內(nèi)定子留有間隙；所述的磁體安裝槽形成在磁體框架的外周面上。
本發(fā)明直線電機動子組件中的磁體固定結(jié)構(gòu)為利用嵌襯鑄造方法將磁體一體式地固定在磁體框架上的磁體安裝槽內(nèi)。
所述的磁體安裝槽呈圓環(huán)形狀，磁體呈與磁體安裝槽的形狀相對應(yīng)的圓環(huán)形狀。
所述的磁體安裝槽還可以為若干個沿磁體框架的外周面等間距形成的矩形槽，磁體呈與各個磁體安裝槽的形狀相對應(yīng)的長方體形狀。
本發(fā)明直線電機動子組件中的磁體固定方法包括步驟a在模具內(nèi)部放入磁體；步驟b將模具閉合，通過注入口向模具腔內(nèi)注入不銹鋼系列金屬熔液，嵌襯鑄造成磁體框架。
上述嵌襯鑄造工序完成之后，磁體便牢固地固定在磁體框架上。
本發(fā)明直線電機動子組件中的磁體固定方法還可以是包括步驟a首先制造出帶有磁體安裝槽的磁體框架，并將該磁體框架放入可以包容磁體安裝槽的模具內(nèi)；步驟b將模具閉合，通過注入口向模具腔內(nèi)注入磁體熔液，在磁體安裝槽內(nèi)嵌襯鑄造出磁體。
上述嵌襯鑄造工序完成之后，磁體便牢固地固定在磁體框架上的磁體安裝槽內(nèi)。
本發(fā)明的有益效果是利用嵌襯鑄造方法來將磁體固定在磁體框架上，不僅可以提高磁體框架的強度，提高磁體安裝槽尺寸的精確度，而且還能防止磁體框架的破損或磁體從磁體安裝槽中脫出，提高了直線電機的可靠性。另外，可以減少了用來固定磁體的部件數(shù)目，簡化了制造工藝，大幅度降低生產(chǎn)成本。


圖1為已有的直線電機的剖視圖。
圖2為已有的直線電機中動子重要部位斷面放大示意圖。
圖3為本發(fā)明直線電機動子組件中的磁體固定結(jié)構(gòu)的剖視圖；圖4為圖3中動子的重要部位斷面放大示意圖；圖5為圖3中直線電機動子組件中的磁體的一種制造過程示意圖；圖6為圖3中直線電機動子組件中的磁體的另一種制造過程示意圖。
圖中10定子組件 11外定子12內(nèi)定子 100動子組件110磁體框架111磁體安裝槽111a傾斜面 120磁體121傾斜面 M模具h注入口具體實施方式
下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細說明圖3為本發(fā)明直線電機動子組件中的磁體固定結(jié)構(gòu)的剖視圖；圖4為圖3中動子的重要部位斷面放大示意圖。
如圖3和圖4所示，直線電機包括定子組件10和動子組件100；定子組件10由外定子11和內(nèi)定子12組成；外定子11呈圓筒形狀，外定子11的內(nèi)側(cè)嵌入有線圈C，內(nèi)定子12也呈圓筒形狀；外定子11套在內(nèi)定子12的外面，二者之間留有間隙(t1)。
所述的外定子11是由若干片薄碳素鋼板疊合而成的，各個碳素鋼板均有一個形狀與線圈C相適應(yīng)的缺口，這些薄碳素鋼板疊合形成外定子11之后，便在其內(nèi)側(cè)形成了線圈C的嵌入槽；所述的內(nèi)定子12是由若干個矩形薄碳素鋼板疊合而成的。
所述的動子組件100由磁體框架110和磁體120組成；磁體框架110設(shè)置在外定子11與內(nèi)定子12之間，分別與外定子11和內(nèi)定子12留有間隙；磁體120利用嵌襯鑄造方法形成在磁體框架110的外圓周面上，其位置與定子組件10的線圈C相對應(yīng)。
所述的磁體框架110在外圓周面上形成有用來安裝磁體120的磁體安裝槽111；磁體框架110呈圓筒形狀，利用嵌襯鑄造方法與磁體120一體成型。
所述的磁體安裝槽111的底面可以是平面，也可以是曲面；磁體安裝槽111的內(nèi)側(cè)壁上對應(yīng)于磁體120的傾斜面121或階梯面(圖中未示出)形成有相應(yīng)的反傾斜面111a或反階梯面(圖中未示出)，從而形成磁體120的固定檻。
所述的磁體120可以為圓環(huán)形狀，嵌襯鑄造在磁體框架110的外圓周面上的磁體安裝槽111內(nèi)；也可以呈矩形形狀，沿著磁體框架110的外圓周面等間距地嵌襯鑄造在相應(yīng)的各個磁體安裝槽111內(nèi)。
另外，如圖4所示，磁體120上沿其運動方向的前/后側(cè)壁或其四面?zhèn)缺谧詈眯纬蓛A斜面121或階梯面，從而使得磁體120與磁體框架110上的磁體安裝槽111的底部接觸面寬，耳與磁體框架110上的磁體安裝槽111的上部接觸面窄，磁體120卡在磁體框架110上的磁體安裝槽111內(nèi)，可以更加牢固地固定磁體120。
上述直線電機動子組件的制作過程如下圖5為圖3中直線電機動子組件中的磁體的一種制造過程示意圖；圖6為圖3中直線電機動子組件中的磁體的另一種制造過程示意圖。
如圖5所示，制作環(huán)形或矩形磁體120時，首先向具備一定空間的模具(M)內(nèi)部放入磁體120(圖5中的步驟a)。
然后，將模具(M)閉合，通過注入口h注入不銹鋼系列金屬熔液，嵌襯鑄造成磁體框架110(圖5的步驟b)。
上述嵌襯鑄造工序完成之后，磁體120便牢固地固定在磁體框架110上。
另外，直線電機動子組件的另一種制作過程是，首先制作磁體框架，再利用嵌襯鑄造方法成型磁體。
如圖6所示，首先通過金屬板或模具加工制造出帶有磁體安裝槽111的磁體框架110(圖6的步驟a)。
然后，向可以包容磁體安裝槽111的磁體模具內(nèi)放入磁體框架110，通過注入口h注入磁體熔液，在磁體安裝槽111內(nèi)嵌襯鑄造出磁體120(圖6的步驟b)。
上述嵌襯鑄造工序完成之后，磁體120便牢固地固定在磁體框架110上的磁體安裝槽111內(nèi)。
綜上所述，本發(fā)明通過嵌襯鑄造成型方法制作磁體框架，既增強了磁體框架的強度，同時可使磁體安裝槽與磁體緊密結(jié)合，有利于精確控制部件尺寸和防止磁體脫離磁體安裝槽，從而提高了直線電機的可靠性。
另外，還可以減少用來固定磁體的部件數(shù)目，簡化制造工藝，而且利用模具大批量生產(chǎn)尺寸精確的動子組件，可以降低生產(chǎn)成本。
另外，利用嵌襯鑄造方法將磁體固定在磁體框架上，可以使磁體框架上的磁體安裝槽的側(cè)壁上形成傾斜面或階梯面，從而可以更加牢固地固定磁體。
權(quán)利要求
1.一種直線電機動子組件中的磁體固定結(jié)構(gòu)，包括磁體框架、磁體安裝槽和磁體；磁體框架呈圓筒形狀，設(shè)置在外定子與內(nèi)定子之間，分別與外定子和內(nèi)定子留有間隙；所述的磁體安裝槽形成在磁體框架的外周面上；其特征在于所述的磁體(120)利用嵌襯鑄造方法一體式地固定在磁體框架(110)上的磁體安裝槽(111)內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直線電機動子組件中的磁體固定結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的磁體安裝槽(111)呈圓環(huán)形狀，磁體(120)呈與磁體安裝槽(111)的形狀相對應(yīng)的圓環(huán)形狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直線電機動子組件中的磁體固定結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的磁體安裝槽(111)為若干個沿磁體框架的外周面等間距形成的矩形槽，磁體(120)呈與各個磁體安裝槽(111)的形狀相對應(yīng)的長方體形狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2和3所述的直線電機動子組件中的磁體固定結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的磁體(120)上沿其運動方向的前/后側(cè)壁或其四面?zhèn)缺谛纬蓛A斜面(121)或階梯面。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直線電機動子組件中的磁體固定結(jié)構(gòu)的固定方法，其特征在于包括步驟a在模具(M)內(nèi)部放入磁體(120)；步驟b將模具(M)閉合，通過注入口(h)向模具腔內(nèi)注入不銹鋼系列金屬熔液，嵌襯鑄造成磁體框架(110)；上述嵌襯鑄造工序完成之后，磁體(120)便牢固地固定在磁體框架(110)上的磁體安裝槽(111)內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直線電機動子組件中的磁體固定結(jié)構(gòu)的固定方法，其特征在于步驟a首先制造出帶有磁體安裝槽(111)的磁體框架(110)，并將該磁體框架(110)放入可以包容磁體安裝槽(111)的模具(M)內(nèi)；步驟b將模具(M)閉合，通過注入口(h)向模具腔內(nèi)注入磁體熔液，在磁體安裝槽(111)內(nèi)嵌襯鑄造出磁體(120)；上述嵌襯鑄造工序完成之后，磁體(120)便牢固地固定在磁體框架(110)上的磁體安裝槽(111)內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種直線電機動子組件中的磁體固定結(jié)構(gòu)，包括磁體框架、磁體安裝槽和磁體；磁體框架呈圓筒形狀，設(shè)置在外定子與內(nèi)定子之間，分別與外定子和內(nèi)定子留有間隙；所述的磁體安裝槽形成在磁體框架的外周面上；所述的磁體利用嵌襯鑄造方法一體式地固定在磁體框架上的磁體安裝槽內(nèi)。有益效果是利用嵌襯鑄造方法來將磁體固定在磁體框架上，不僅可以提高磁體框架的強度，提高磁體安裝槽尺寸的精確度，而且還能防止磁體框架的破損或磁體從磁體安裝槽中脫出，提高了直線電機的可靠性。另外，可以減少了用來固定磁體的部件數(shù)目，簡化了制造工藝，大幅度降低生產(chǎn)成本。
文檔編號H02K41/02GK1612448SQ20031010678
公開日2005年5月4日 申請日期2003年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月30日
發(fā)明者韓必頑 申請人:樂金電子(天津)電器有限公司