CN111819645A

CN111819645A - 磁铁模块制造方法

Info

Publication number: CN111819645A
Application number: CN201980017600.XA
Authority: CN
Inventors: 金弘中
Original assignee: Koveri GmbH
Current assignee: Koveri GmbH
Priority date: 2018-04-16
Filing date: 2019-03-15
Publication date: 2020-10-23
Anticipated expiration: 2039-03-15
Also published as: US11735342B2; US20210035723A1; WO2019203448A1; EP3783632A1; JP2021517742A; JP7149406B2; CN111819645B; KR102571017B1; KR20190120699A; EP3783632A4

Abstract

本发明涉及一种磁铁模块制造方法。根据本发明的一个实施例的磁铁模块制造方法能够注塑包括沿着一条直线配置的多个未磁化磁铁的磁铁模块，并磁化安装于经注塑的磁铁模块的未磁化磁铁。就注塑而言，在由内部以与磁铁模块的外形匹配的方式成型的至少2个模子构成的金属模具模子中，未磁化磁铁安装于形成磁铁模块框架的第一部分，并向金属模具模子内注入液态树脂，一旦树脂硬化则分离金属模具模子，从而能够注塑磁铁模块框子。另外，在将液态树脂注入到金属模具模子内之前能够在金属模具模子中的形成磁铁模块基座的第二部分安装金属板。能够在至少2个模子突出用于固定未磁化磁铁的销。因此，简化磁铁模块的制造工序，从而提高制造效率。

Description

磁铁模块制造方法

技术领域

本发明涉及一种制造磁铁模块的方法，更具体而言，涉及一种以注塑成型方式制造使用于线性电动机且由沿前行方向排列的多个磁铁构成的磁铁模块的方法。

背景技术

线性电动机即线性马达形成为以直线状相对的动子与定子之间产生推力的构造。永久磁铁型线性马达在动子和定子中任意一侧设置永久磁铁并在另一侧施加多相交流电，使得电磁力作用于两者之间而产生朝向一定方向的推力。

现有大多数线性马达采用出自电枢铁心凸极的磁通经过永久磁铁并经由磁芯而构成闭合磁路而产生引力和斥力而产生推力的构造，因此在大多数情况下，永久磁铁放置于凸极与磁通铁心之间且附着于磁通铁心。

图1示出了由本发明的发明人申请的申请号为KR10-2010-0081522和KR10-2010-0129947的专利文献中所记载的敞开型线性电动机。

在图1中，U/V/W相的电枢模块的铁心呈直线形态，由此凸极也配置成从铁心垂直地突出并与相邻的凸极平行。另外，作为次级部件的永久磁铁也在平行放置的两个凸极之间朝向呈直线形态的铁心突出。沿前行方向排列的多个永久磁铁能够固定于永久磁铁模块，且两个以上的永久磁铁模块彼此平行地排列于凸极之间，因此，作为支撑机构的基座发挥用于连接多个永久磁铁模块的连接部的作用，从而多个永久磁铁模块能够固定于基座。

图1的线性电动机在未介入有磁芯的情况下构成闭合磁路，即在磁路径上并无磁芯，永久磁铁直接配置于磁路径上而连接磁通从而形成闭合磁路。

在图1的线性电动机中，永久磁铁直接连接闭合磁路，因此，能够在以与永久磁铁形状匹配的方式形成于框架的多个开口中嵌入永久磁铁而组装永久磁铁模块。由于磁通不流过磁铁模块框架，因此，能够利用非磁性体而以注塑方式制作框架。

在将永久磁铁固定到形成于框架的开口时，须逐一确认永久磁铁的磁化方向并确定用于固定已确认了磁化方向的永久磁铁的开口，且在永久磁铁边缘或开口的内部涂布粘合剂后将永久磁铁对准开口嵌入而进行粘合。

然而，由于永久磁铁的磁力非常强，因而两个磁铁会彼此粘贴，而彼此粘贴的磁铁很难拆分，因此，存在确认磁化方向的过程相当繁琐且涂布于开口的内部或磁铁边缘的粘合剂逸出而造成组装的磁铁模块外观不光滑等问题，从而与磁铁模块组装相关的作业工序多，不仅繁琐，而且作业效率也降低。

发明内容

(发明所要解决的问题)

因此，本发明是反映这种状况而研究出的，本发明的目的在于提供一种容易地制造由沿线性电动机的前行(行进)方向排列的多个磁铁构成且无磁芯的磁铁模块的方法。

(解决问题所采用的措施)

旨在达到如上所述的目的的根据本发明的一个实施例的磁铁模块制造方法，其特征在于，构成为包括：将磁铁模块注塑的步骤，上述磁铁模块包括沿着一条直线配置的多个未磁化磁铁；以及将安装于注塑的磁铁模块的未磁化磁铁磁化的步骤。

在一个实施例中，注塑的步骤能够包括：在由内部以与磁铁模块的外形匹配的方式成型的至少2个模子构成的金属模具模子中，将上述未磁化磁铁安装于形成上述磁铁模块的框架的第一部分的步骤；向金属模具模子内注入液态树脂的步骤；以及一旦树脂硬化则分离金属模具模子的步骤。

在一个实施例中，注塑的步骤能够在向上述金属模具模子内注入液态树脂的步骤之前进一步包括将金属板安装于在上述金属模具模子中的形成上述磁铁模块的基座的第二部分的步骤。

在一个实施例中，能够在为了将基座孔形成于基座而以彼此面对的方式从至少2个模子突出的突出部的末端之间嵌入金属板，由此将金属板固定于金属模具模子。

在一个实施例中，能够在至少2个模子突出用于固定未磁化磁铁的销。

在一个实施例中，在上述未磁化磁铁是垂直于要磁化的磁极方向的第一面和第二面为最宽阔的六面体时，销以上述六面体的其它各个面都有至少一个销接触的方式从至少2个模子中的一个以上模子突出。

根据本发明的另一实施例的磁铁模块，其特征在于，构成为包括：多个永久磁铁，上述多个永久磁铁在第一方向上沿着一条直线配置，且配置成与第二方向平行的磁极方向沿着第一方向交替地变换；以及框架和基座，其中，上述框架以固定多个永久磁铁的方式注塑成型而成，上述基座以形成有多个基座孔的方式注塑成型而成。

在一个实施例中，磁铁模块能够进一步包括内置于基座内部的金属板。

在一个实施例中，金属板是第一方向上的长度最长且第二方向上的长度其次长的形状，且能够在与多个基座孔对应的位置形成有孔。

在一个实施例中，基座孔能够以第一方向为基准配置于与框架中的两个永久磁铁之间的部分对应的位置。

在一个实施例中，永久磁铁能够露出于框架外部，框架在第二方向上从与六面体的永久磁铁的边缘对应的位置朝向远离永久磁铁的方向比永久磁铁的表面更突出，且在与第一方向和第二方向垂直的第三方向和第一方向上从与边缘对应的位置向朝向永久磁铁的中心的方向突出。

(发明的效果)

因此，简化磁铁模块的制造工序而提高制造效率，且能够实现磁铁模块中的磁铁不露出于外部的构造，从而能够防止磁铁表面损毁。

另外，能够防止长度长的磁铁模块在磁通所前行的方向上弯曲，且使磁铁与电枢之间的间距最小化，从而能够使磁通向外部的泄漏最小化。

另外，即使以磁铁露出的状态进行注塑，也能够防止磁铁从框架脱离。

附图说明

图2示出了根据本发明的一个实施例而以注塑成型方式制造的磁铁模块。

图3示出了图2的磁铁模块中固定有永久磁铁的框架。

图4示出了根据本发明一个实施例的对于制造磁铁模块的过程的作业流程图。

图5和图6示出了为了以注塑成型方式制造磁铁模块而将未磁化磁铁固定于金属模具模子的方法。

图7示出了磁化磁铁模块框架中所包括的未磁化磁铁的方法的一个例子。

图8示出了根据本发明的另一实施例以注塑成型方式制造的磁铁模块。

图9示出了插入到磁铁模块基座的金属板。

图10示出了为了以注塑成型方式制造磁铁模块而将未磁化磁铁和金属板固定于金属模具模子的实施例。

具体实施方式

以下，基于附图详细说明根据本发明的磁铁模块制造方法。

在本发明中，在将包括未磁化的多个磁铁的磁铁模块注塑成型之后利用磁化机使安装于磁铁模块的磁铁磁化就能够制造适用于构造与图1相似的线性电动机的磁铁模块。

图2示出了根据本发明的一个实施例以注塑成型方式制造的磁铁模块，图3示出了图2的磁铁模块中固定有永久磁铁的框架，能够沿着动子的前行(行进)方向连续地配置两个以上的磁铁模块。

磁铁模块10可由用于安装多个永久磁铁130的框架110和为了与定子结合而形成有孔121的基座120构成，框架110和基座120通过注塑成型形成为一体。例如，多个永久磁铁130N、130S以交替磁极的方式沿横向(X方向)即动子前行方向配置于作为诸如塑料之类注塑物的框架110内，从而能够制造永久磁铁不向外暴露的磁铁模块10。

多个长方体永久磁铁配置成长方体的边相对于横向(X方向)稍微倾斜而不是与横向(X方向)平行地整齐排列的状态以减少速度波动。永久磁铁130的磁化方向是与动子的前行方向垂直的方向，是从XY平面弹出或进入XY平面的方向即垂直于XY平面的方向。

首先，将未磁化磁铁安装于用于注塑成型的金属模具模子。未磁化是指无磁力的状态，是指配合有磁铁所需的原料而处于磁铁的状态但未注入磁力而无磁力的状态。由于磁铁未磁化，因此能够将大小相同的未磁化磁铁任意地安装于金属模具模子而无需考虑磁化方向。

金属模具模子由内部以与磁铁模块10的外形匹配的方式成型的至少2个配件即第一模子210和第二模子220构成，固定销216、225、226以从内部表面突出的状态形成于上述金属模具模子内，这是为了在注塑成型过程中以高压向第一模子210与第二模子220之间的空间注入诸如塑料之类的高温液态树脂时将未磁化磁铁130固定到位之故。

在图5和图6中，第一固定销216从第一模子210的内部表面垂直地突出而朝向-Z方向支撑磁铁130，第二固定销226从第二模子220的内部表面垂直地突出而朝向+Z方向支撑磁铁130，第三固定销225从第一和第二模子210、220中的一个模子突出而朝向X方向、Y方向或朝向将X方向分量和Y方向分量按规定比率组合而成的方向支撑磁铁130。

未磁化磁铁130呈长方体形态，具有最大的面积的第一/第二表面(第一表面和第二表面彼此面对)以与XY平面平行的状态安装于框架110内。在磁铁模块10安装于图1所示构造的线性电动机时，由于磁通沿Z方向流动，因此有必要保持磁铁130的第一表面与XY平面平行或与Z方向垂直。

为此，如图5和图6所示，配置成第一和第二固定销216、226的端部以Z方向为基准分别与磁铁130的第一表面和第二表面接触3个以上，且使多个第一固定销216和多个第二固定销226的重心以XY平面为基准分别与磁铁130的第一或第二表面的中心重合，且有利的是均匀地配置在磁铁130的第一或第二表面。

另外，如图6所示，能够将第一固定销216和第二固定销226配置成以第一或第二平面的中心为基准点对称或以经过第一或第二平面的中心的直线为基准线对称，且配置成以XY平面为基准时第一固定销216和第二固定销226的位置不一致。

另外，如图6所示，磁铁130是以XY平面为基准时一个边的长度更长的长方形，在对于各磁铁分别使用3个第一固定销216和3个第二固定销226的情况下，能够以斜边的长度比底边的长度长的等腰三角形形态配置固定销，且配置成第一固定销216和第二固定销226各自形成的等腰三角形彼此交错。

如图6所示，多个第三固定销225能够配置成一个以上的第三固定销225以XY平面为基准与各磁铁130的第一或第二表面所形成的长方形的各边接触或与除了第一和第二表面之外的另外的面接触。

磁铁130还可以是XY平面的第一/第二表面为平行四边形的六面体而不是长方体，在该情况下也能够依旧适用与图5和图6的固定销相关的实施例而无需进行大变形。另外，磁铁130的平面形状不限于长方形或平行四边形，还可以是菱形、圆形、椭圆形等形状。

在第一和第二模子210、220中的一个模子安装未磁化磁铁130之后，结合两个模子210、220。在第一和第二模子210、220中的一个模子或两个金属模具模子的结合剖面设置有用于注入要构成框架110和基座120的液态树脂的投入口(未图示)，并设置有用于金属模具模子中的空气逸出的气孔(未图示)，以使树脂渗透到金属模具模子内部每一个角落。

在未磁化磁铁130被固定的状态下结合第一和第二模子210、220之后，将高温液态树脂材料通过设置于金属模具模子的投入口注入而进行磁铁模块10的框架110和基座120的成型。

若树脂材料冷却而成为固态，则将金属模具模子210、220分离而得到多个未磁化磁铁130安装于内部的磁铁模块10，去除磁铁模块10的不必要的部分并整理成最终外形。

此后，利用磁化机对内置于框架110的未磁化磁铁130进行磁化。

磁化是对于无磁力的磁铁材料施加感应的磁场而对磁铁材料予以磁性变化的过程，确定所要得到的产品的磁极的方向、数量、强度而施加所期望的磁通量，这样磁化的磁铁称为永久磁铁。就磁化作业而言，通过由作为电流供给装置的控制部和用于感应磁场的磁轭(Yoke)部构成的磁化机来进行作业。

在图7中，由于须将框架110中所包括的各磁铁130磁化成所产生的磁极朝向Z方向，因此，将末端具有与框架110中所包括的磁铁130对应的形状的磁芯310配置成与各磁铁130的一侧的面相对，并将与对应的磁芯310电连接且末端具有与磁铁130对应的形状的强磁体330配置于各磁铁130的相反一侧的面，且将线圈320卷绕于磁芯310并对线圈320施加电流，从而使磁铁130暴露于磁场。

即、使磁芯310的一侧末端平行地面对磁铁130的第一表面，并使强磁体330平行地面对磁铁130的第二表面，使磁芯310、强磁体330以及磁铁130形成闭合磁路，且使电流流过卷绕于磁芯310的线圈320而使磁通(Flux)在闭合磁路中流动。从磁芯310的一侧末端朝向磁铁130流出的磁通(Flux)穿过磁铁130而进入强磁体330，从而磁铁130被磁化。

使线圈320在相邻的两个磁芯310中卷绕的方向彼此相反，例如，能够在第一磁芯310沿顺时针(CW：Clock-Wise)方向卷绕线圈320并在相邻的第二磁芯310沿逆时针(CCW：Counter Clock-Wise)方向卷绕线圈320而使在框架110相邻的两个磁铁130的磁极方向相反。

能够在磁化机中设置数量与框架110中所包括的磁铁130的数量相同的磁芯310而一次就磁化框架110中所包括的所有磁铁130。

因此，能够减轻一边逐一确认永久磁铁的磁极方向一边组装到磁铁模块框架的劳苦，且能够防止在将永久磁铁固定到磁铁模块框架的开口时粘合作业所带来的不便和粘合剂分散开而造成脏乱。另外，磁铁并不暴露于外部，从而能够防止磁铁表面损毁。根据使用用途，还能够使磁铁表面一部分或全部露出。

图8示出了根据本发明的另一实施例以注塑成型方式制造的磁铁模块，图9示出了插入到磁铁模块基座的金属板，就图8的磁铁模块10而言，除了金属板140插入到基座120内部且磁铁130露出于外部之外其它部分与图2的磁铁模块10几乎相同。

就磁铁模块10而言，其长度在线性马达的前行方向(在图8中为X方向)上长且在该方向上构成框架110的树脂的密度与嵌入到框架110的磁铁130的密度不同，因此，在注塑成型之后有可能在Z方向上发生弯曲。

为了解决这种问题，在本发明的另一实施例中，在将金属板140插入到固定于定子的基座120内部的状态下注塑成型磁铁模块10。将在X方向上具有最长的长度并在X方向和Z方向上形成长方形平面且在Y方向上具有薄的厚度的长方体形状的金属板140固定于基座120内部，从而能够防止磁铁模块10弯曲。金属板还能够制成在X方向和Y方向上形成平行四边形平面的六面体形状。

在金属板140形成有多个金属板孔141，该多个金属板孔141的数量与形成于基座120的多个基座孔121的数量相同，且多个金属板孔141位于与所述多个基座孔121相同的位置。基座孔121在基座120中的配置位置可以以作为前行方向的X方向为基准与框架110中形成磁铁130与磁铁130之间框架110的树脂沿Y方向长长地形成的位置对应，这是由于框架110中配置磁铁130的位置的强度最弱之故。

图10示出了为了以注塑成型方式制造磁铁模块而将未磁化磁铁和金属板固定于金属模具模子的实施例，图10为在图8中以YZ平面为基准剖切了磁铁模块10和金属模具模子的剖面。

金属模具模子由内部以与磁铁模块10的外形匹配的方式成型的至少2个配件即第一模子210和第二模子220构成，第三固定销225以从第一模子210或第二模子220的内部表面突出的状态形成于上述金属模具模子内。

不同于图5或图6，图8的磁铁模块10由于磁铁130露出于外部，因此不需要用于沿Z方向固定磁铁130的第一固定销216或第二固定销226。不过，在第一模子210和第二模子220设置与磁铁130的第一/第二表面对应的剖面而将磁铁130在Z方向上固定。

然而，参照图6而将多个第三固定销225配置成一个以上的第三固定销225以XY平面为基准与各磁铁130的第一或第二表面所形成的长方形的各边接触或与除了第一和第二表面之外的其它的面接触，从而能够在X方向和Y方向上固定磁铁130。

在第一模子210和第二模子220的在Z方向上固定磁铁130的剖面中的至少一个面或两个剖面(剖面的中央)均形成树脂容纳部224，从而在从外部注入的树脂的量多出必要的量时能够容纳多出的树脂以防磁铁模块10的形状出现异常。进入到树脂容纳部224中的树脂并不与形成框架120的部分连接而是与其分离而在磁铁130的中央硬化，因此，进入到树脂容纳部224中的树脂在分离第一模子210和第二模子220时从磁铁120脱离而不形成框架110的一部分。

另外，在图8的磁铁模块10中，由于磁铁130露出于外部，因此，磁铁130有可能从框架110分离。为了防止这种情况，在第一模子210和第二模子220中的与磁铁130的边角或边缘对应的位置设置凹陷部213、223，就由此注塑的框架110而言，在Z方向上从磁铁130的边角或边缘朝向远离磁铁120的方向比磁铁130的表面更突出，且在XY方向上从磁铁130的边角或边缘向朝向磁铁130的中心的方向突出，从而能够防止磁铁130从框架110脱离。

另一方面，在图8的磁铁模块10的基座120内置有金属板140，因此，在第一模子210和第二模子220具有用于固定金属板140的位置并在基座120形成孔的部分。

在第一模子210和第二模子220沿着X方向分别设置有在Y方向上朝向彼此突出的多个突出部211、221，从而能够在基座120沿X方向形成多个基座孔121。第一模子210和第二模子220的突出部211、221的末端不相接，突出部211、221的末端能够确定金属板140在Y方向上的位置。

金属板140也在与突出部211、221对应的位置形成有金属板孔141，能够使螺栓穿过基座孔121和金属板孔141而将磁铁模块10固定于定子(或移动子)。

在第二模子220上能够沿X方向形成彼此隔开的多个金属板支撑部222，由此能够确定金属板140在基座120内部的在Z方向上的位置。另外，还能够在X方向上的两侧形成支撑部以确定金属板140在X方向上的位置。

在第一模子210的与基座120对应的位置能够形成用于注入形成磁铁模块10的外观的树脂的注入部212。

这样使金属板140内置于磁铁模块10的基座120，从而能够防止X方向上的长度长的磁铁模块10在Z方向上即在磁铁130的磁通所前行的方向上弯曲。

另外，使磁铁130露出于框架120外部，从而使磁铁130与电枢之间的间距最小化，因而能够使磁通向外部的泄漏最小化。

以上所述的本发明的优选实施例是出于例示的目的而公开的，本领域普通技术人员将在所附的权利要求书中所公开的本发明的技术思想及其技术范围内能够进行改进、变更、替代或附加等而实施其它各种实施例。

Claims

1.一种磁铁模块制造方法，其构成为包括：

将磁铁模块注塑的步骤，上述磁铁模块包括沿着一条直线配置的多个未磁化磁铁；以及，

将安装于注塑的上述磁铁模块的未磁化磁铁磁化的步骤。

2.根据权利要求1所述的磁铁模块制造方法，其特征在于，

上述注塑的步骤包括：

在由内部以与上述磁铁模块的外形匹配的方式成型的至少2个模子构成的金属模具模子中，将上述未磁化磁铁安装于形成上述磁铁模块框架的第一部分的步骤；

向上述金属模具模子内注入液态树脂的步骤；以及，

一旦上述树脂硬化则分离上述金属模具模子的步骤。

3.根据权利要求2所述的磁铁模块制造方法，其特征在于，

在上述至少2个模子突出有用于固定上述未磁化磁铁的销。

4.根据权利要求3所述的磁铁模块制造方法，其特征在于，

在上述未磁化磁铁是垂直于要磁化的磁极方向的第一面和第二面为最宽阔的六面体时，上述销以上述六面体的其它各个面都有至少一个销接触的方式从上述至少2个模子中的一个以上模子突出。

5.根据权利要求2所述的磁铁模块制造方法，其特征在于，

上述注塑的步骤在向上述金属模具模子内注入液态树脂的步骤之前还包括将金属板安装于在上述金属模具模子中的形成上述磁铁模块基座的第二部分的步骤。

6.根据权利要求5所述的磁铁模块制造方法，其特征在于，

在为了将基座孔形成于上述基座而以彼此面对的方式从上述至少2个模子突出的突出部的末端之间嵌入上述金属板，由此将上述金属板固定于上述金属模具模子。

7.一种磁铁模块，其构成为包括：

多个永久磁铁，上述多个永久磁铁在第一方向上沿着一条直线配置，且配置成与第二方向平行的磁极方向沿着上述第一方向交替地变换；以及，

框架和基座，其中，上述框架以固定上述多个永久磁铁的方式注塑成型而成，上述基座以形成有多个基座孔的方式注塑成型而成。

8.根据权利要求7所述的磁铁模块，其特征在于，

进一步包括内置于上述基座内部的金属板。

9.根据权利要求8所述的磁铁模块，其特征在于，

上述金属板是上述第一方向上的长度最长且上述第二方向上的长度其次长的形状，且在与上述多个基座孔对应的位置形成有孔。

10.根据权利要求7所述的磁铁模块，其特征在于，

上述基座孔以上述第一方向为基准配置于与上述框架中的两个永久磁铁之间的部分对应的位置。

11.根据权利要求7所述的磁铁模块，其特征在于，

上述永久磁铁露出于上述框架外部，上述框架在上述第二方向上从与六面体的永久磁铁的边缘对应的位置朝向远离上述永久磁铁的方向比上述永久磁铁的表面更突出，且在与上述第一方向和第二方向垂直的第三方向和上述第一方向上从上述与边缘对应的位置向朝向上述永久磁铁的中心的方向突出。