CN117543863A - 一种磁轴式无骨架直线电机动子结构及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种磁轴式无骨架直线电机动子结构及其制作方法，属于电机技术领域，动子结构包括设置在外壳盖板、外壳端盖、U型外壳底板内部的A相绕组、B相绕组、C相绕组，A相绕组、B相绕组、C相绕组分别由同一根导线绕制而成，A相绕组、B相绕组、C相绕组上的三个绕组线圈依次同心排列在一起，A相绕组、B相绕组、C相绕组外圈与外壳盖板、外壳端盖、U型外壳底板之间形成的空间区域内浇筑有耐高温环氧树脂，A相绕组、B相绕组、C相绕组的内圈圆周侧壁上浇筑有耐高温环氧树脂，本发明同时还公开了该种动子结构的制作方法，实现了该动子结构的绝缘介质的全面覆盖。
Description
技术领域
本发明涉及电机技术领域，特别涉及一种磁轴式无骨架直线电机动子结构及其制作方法。
背景技术
直线电机的原理是将电能转化为直线运动的机械能，不需要任何转换机构的传动装置，直线电机以其磨损少、噪音低、组合力强、维护方便的优点受到了广泛的应用，直线电机的主要结构包括定子、动子两部分，为了保证行程范围内定子和动子之间具有良好的电磁场耦合，一般要求定动子要有较好的对中性，直线电机运行中来回进行往返运动的就是动子，动子由导轨系统支撑在磁轴中间，是用环氧材料把线圈粘合固定在一起制成的。电机的动子包括线圈绕组，霍尔元件电路板、外壳及引出线缆。
现有技术公告号为CN108539953B的发明专利公开了一种圆筒直线电机绕线结构及其方法，包括绝缘骨架，绝缘骨架表面设置有环形槽和多个环形隔片；多个隔片将环形槽分隔成多个缠绕线圈的环形绕线槽；绕线槽内壁设置有将线圈最内层线头引出的引线槽；在绕线槽内壁开设引线槽，绕制时缠绕线的线头头部朝外放入引线槽，形成内部接头，缠绕线上与其线头头部连接的线身在绕线槽内由内至外逐层绕线形成线圈，切断缠绕线，形成外部接头，重复上述绕制动作即可完成整个定子绕组，该种绕制结构既不会存在浪费一层线圈空间情况，线圈的层数可以做到多层，且绕制采用普通绕线机即可进行加工，不需要特征漆包线、专业夹治具等辅助设备，大幅降低了加工难度、加工成本和加工时间，结构简单，可靠性高，该技术方案采用绝缘骨架结构，此种绝缘骨架结构加工制造复杂且骨架零件需要分解后才可以实现线圈的组装，同时每个绕组彼此独立，需要分别绕制，增加了绕组接头，增加了绝缘安全隐患生产制造效率低不适合批量化绕组生产，由此，本发明提供一种磁轴式无骨架直线电机动子结构，无需附加额外的骨架结构，同时每一相线圈绕组均采用同一根导线绕制，提高定子绝缘设计等级和散热性能的同时能够简化设计定子的制作流程。
发明内容
针对上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种磁轴式无骨架直线电机动子结构，包括A相绕组、B相绕组和C相绕组，所述的A相绕组、B相绕组、C相绕组均由同一根导线绕制而成，所述的A相绕组、B相绕组、C相绕组均包括三个绕组线圈，A相绕组、B相绕组、C相绕组上的三个绕组线圈依次同心排列在一起，即A相绕组、B相绕组、C相绕组的第一绕组线圈依次排列，接下来A相绕组、B相绕组、C相绕组的第二绕组线圈依次排列，最后A相绕组、B相绕组、C相绕组的第三绕组线圈依次排列；每两个相邻的绕组线圈之间设置有垫片，所述的A相绕组、B相绕组、C相绕组同心设置在U型外壳底板的内部。
进一步的，所述的U型外壳底板两端分别安装有外壳端盖，所述的U型外壳底板的开口端设置有外壳盖板，所述的外壳盖板与位于U型外壳底板两端的外壳端盖连接。
进一步的，所述的A相绕组、B相绕组、C相绕组外圈与外壳盖板、外壳端盖、U型外壳底板之间形成的空间区域内浇筑有耐高温环氧树脂，所述的A相绕组、B相绕组、C相绕组的内圈圆周侧壁上浇筑有耐高温环氧树脂。
进一步的，所述的B相绕组与A相绕组和C相绕组的绕制方向相反，绕制所述的A相绕组、B相绕组、C相绕组的接线端头位于U型外壳底板的同一端。
进一步的，所述的U型外壳底板的侧方设置有用于与A相绕组、B相绕组、C相绕组接线端头连接的动力电缆穿过的穿线孔，所述的穿线孔的外侧设置有压线板，动力线缆经过U型外壳底板上的穿线孔，所述的压线板通过螺钉将动力线缆锁紧，所述的外壳端盖上设置有与U型外壳底板内部的A相绕组、B相绕组、C相绕组同心的内孔。
一种动子结构的制作方法，包括以下步骤：
步骤一：先将内模外部涂抹脱模剂，然后将A相绕组、B相绕组、C相绕组的三个绕组线圈依次装配在内模上，每两个相邻的绕组线圈之间装配有垫片；
步骤二：将装配好A相绕组、B相绕组、C相绕组和垫片的内模放置在U型外壳底板的内部，从内模的两端分别装配上外壳端盖，每个外壳端盖与U型外壳底板接触的侧面分别通过螺栓与U型外壳底板固定连接，外壳端盖的内孔与内模配合处采用玻璃胶密封；
步骤三：将A相绕组、B相绕组、C相绕组的接线端头与动力电缆进行焊接，动力电缆经过U型外壳底板上的穿线孔和压线板引出至U型外壳底板外侧并压紧密封；
步骤四：将均匀搅拌的耐高温环氧树脂浇筑至组装好的U型外壳底板内部，浇筑后将外壳盖板装配在U型外壳底板的开口处；
步骤五：待U型外壳底板内部的耐高温环氧树脂固化后，将内模取出，实现对A相绕组、B相绕组、C相绕组外圈的固定、绝缘建立及初始定心；
步骤六：先将脱模芯轴A和脱模芯轴B外部涂抹脱模剂，然后将脱模芯轴A和脱模芯轴B从两个外壳端盖处穿插进A相绕组、B相绕组、C相绕组内部，向脱模芯轴A内部浇筑搅拌均匀的耐高温环氧树脂，耐高温环氧树脂流入A相绕组、B相绕组、C相绕组和脱模芯轴A之间的空隙，待耐高温环氧树脂固化，取出脱模芯轴A和脱模芯轴B，完成A相绕组、B相绕组、C相绕组内圈固定及绝缘层建立。
进一步的，步骤一中的内模的直径与A相绕组、B相绕组、C相绕组内径相等。
进一步的，所述的垫片上设置有开口。
进一步的，步骤六中所述的脱模芯轴A包括直径较大和直径较小的两部分，所述的直径较大的一部分的内部设置为中空结构，所述的直径较小的一部分的端部设置有定位柱，所述的脱模芯轴B上设置有用于容纳定位柱的凹槽，所述的脱模芯轴A上较大直径与外壳端盖内孔的直径相等，所述的脱模芯轴A上直径较大的部分与外壳端盖的内孔配合，所述的脱模芯轴A上较小的直径小于A相绕组、B相绕组、C相绕组的内径，所述的脱模芯轴A上较小直径的部分位于A相绕组、B相绕组、C相绕组内部。
进一步的，所述的脱模芯轴A的中空部分的内部设置有多个浇筑孔，耐高温环氧树脂经过浇筑孔流入到脱模芯轴A和A相绕组、B相绕组、C相绕组之间。
本发明与现有技术相比的有益效果是：(1)本发明公开的动子结构内部每一项线圈绕组均采用同一根导线绕制而成，提高了定子的制作效率；(2)本发明公开的动子结构省去了骨架结构，通过环氧树脂将线圈绕组规定在U型外壳底板内部，实现了绝缘介质的全面覆盖，增大了定子结构的绝缘设计等级；(3)本发明公开的制作方法通过内模、脱模芯轴A和脱模芯轴B保证了三个线圈绕组在U型外壳底板内部的位置的固定，同时保证了三个线圈绕组内部环氧树脂的均匀浇筑。
附图说明
图1为本发明一种磁轴式无骨架直线电机动子结构的整体结构示意图。
图2为本发明一种磁轴式无骨架直线电机动子结构去掉外壳盖板后的结构示意图。
图3为本发明使用内模制作该动子结构时的结构示意图。
图4为本发明使用内模制作该动子结构时内部结构爆炸图(第一视角)。
图5为本发明使用内模制作该动子结构时内部结构爆炸图(第二视角)。
图6为本发明内模与垫片装配的结构示意图。
图7为本发明使用脱模芯轴A和脱模芯轴B制作该动子结构时的结构示意图(第一视角)。
图8为本发明使用脱模芯轴A和脱模芯轴B制作该动子结构的装配示意图(去掉外壳盖板)。
图9为本发明使用脱模芯轴A和脱模芯轴B制作该动子结构的装配示意图(第二视角)。
图10为本发明图9中A-A方向的剖视图。
图11为本发明图10中B处的局部结构放大图。
图12为本发明U型外壳底板结构示意图。
图13为本发明脱模芯轴A剖视图。
图14为本发明脱模芯轴B剖视图。
图15为图8中去掉压线板后的结构示意图。
附图标号：1-外壳盖板；2-外壳端盖；3-U型外壳底板；4-压线板；5-引出三芯动力线缆；6-A相绕组；7-B相绕组；8-C相绕组；9-内模；10-垫片；11-脱模芯轴A；12-脱模芯轴B；13-浇筑孔；14-定位柱；15-内腔；16-凹槽；17-穿线孔。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
实施例：如图1、图2、图4、图5、图15所示，一种磁轴式无骨架直线电机动子结构，包括外壳盖板1、外壳端盖2、U型外壳底板3以及设置在外壳盖板1、外壳端盖2、U型外壳底板3内部的A相绕组6、B相绕组7、C相绕组8，A相绕组6、B相绕组7、C相绕组8分别由同一根导线绕制而成，A相绕组6、B相绕组7、C相绕组8均包括三个绕组线圈，A相绕组6、B相绕组7、C相绕组8上的三个绕组线圈依次同心排列在一起，即A相绕组6、B相绕组7、C相绕组8的第一绕组线圈依次排列，接下来A相绕组6、B相绕组7、C相绕组8的第二绕组线圈依次排列，最后A相绕组6、B相绕组7、C相绕组8的第三绕组线圈依次排列；每两个相邻的绕组线圈之间设置有垫片10，A相绕组6、B相绕组7、C相绕组8同心设置在U型外壳底板3的内部，A相绕组6、B相绕组7、C相绕组8导线的一端引出至动子结构外部，另一端封星点，位于A相绕组6、B相绕组7、C相绕组8两端的U型外壳底板3上分别安装有外壳端盖2，U型外壳底板3的开口端设置有外壳盖板1，外壳盖板1与位于U型外壳底板3两端的外壳端盖2连接，U型外壳底板3上两个相对的面的两端分别设置有通孔，外壳盖板1的两端分别设置有通孔，外壳端盖2上三个侧面上分别设置有螺纹孔，外壳端盖2通过螺栓和其上的螺纹孔与U型外壳底板3固定连接，外壳端盖2通过螺栓和其上的螺纹孔与外壳盖板1固定连接。
A相绕组6、B相绕组7、C相绕组8外圈与外壳盖板1、外壳端盖2、U型外壳底板3之间形成的空间区域内浇筑有耐高温环氧树脂，A相绕组6、B相绕组7、C相绕组8的内圈圆周侧壁上浇筑有耐高温环氧树脂，由此实现A相绕组6、B相绕组7、C相绕组8在U型外壳底板3内部的固定。
B相绕组7与A相绕组6和C相绕组8的绕制方向相反，绕制所述的A相绕组6、B相绕组7、C相绕组8的接线端头位于U型外壳底板3的同一端，本实施例中，A相绕组6和C相绕组8的线圈绕制方向为顺时针方向，B相绕组7的线圈绕制方向为逆时针方向。
U型外壳底板3的侧方设置有用于与A相绕组6、B相绕组7、C相绕组8接线端头连接的动力电缆5穿过的穿线孔17，穿线孔17的外侧设置有压线板4，动力线缆5经过U型外壳底板3上的穿线孔，所述的压线板4通过螺钉将动力线缆5锁紧，所述的外壳端盖2上设置有与U型外壳底板3内部的A相绕组6、B相绕组7、C相绕组8同心的内孔。
如图3、图6、图7、图8、图9、图10、图11、图12、图13、图14所示，一种动子结构的制作方法，包括以下步骤：
步骤一：先将内模9外部涂抹脱模剂，然后将A相绕组6、B相绕组7、C相绕组8的三个绕组线圈依次装配在内模9上，每两个相邻的绕组线圈之间装配有垫片10；
步骤二：将装配好A相绕组6、B相绕组7、C相绕组8和垫片10的内模9放置在U型外壳底板3的内部，从内模9的两端分别装配上外壳端盖2，每个外壳端盖2与U型外壳底板3接触的侧面分别通过螺栓与U型外壳底板3固定连接，外壳端盖2的内孔与内模9配合处采用玻璃胶密封；
步骤三：将A相绕组6、B相绕组7、C相绕组8的接线端头与动力电缆5进行焊接，动力电缆5经过U型外壳底板3上的穿线孔和压线板4引出至U型外壳底板3外侧并压紧密封；
步骤四：将均匀搅拌的耐高温环氧树脂浇筑至组装好的U型外壳底板3内部，浇筑后将外壳盖板1装配在U型外壳底板3的开口处；
步骤五：待U型外壳底板3内部的耐高温环氧树脂固化后，将内模9取出，实现对A相绕组6、B相绕组7、C相绕组8外圈的固定、绝缘建立及初始定心；
步骤六：先将脱模芯轴A11和脱模芯轴B12外部涂抹脱模剂，然后将脱模芯轴A11和脱模芯轴B12从两个外壳端盖2处穿插进A相绕组6、B相绕组7、C相绕组8内部，向脱模芯轴A11内部浇筑搅拌均匀的耐高温环氧树脂，耐高温环氧树脂流入A相绕组6、B相绕组7、C相绕组8和脱模芯轴A11之间的空隙，待耐高温环氧树脂固化，取出脱模芯轴A11和脱模芯轴B12，完成A相绕组6、B相绕组7、C相绕组8内圈固定及绝缘层建立。
步骤一中的内模9的直径与A相绕组6、B相绕组7、C相绕组8内径相等，垫片10上设置有开口。
步骤六中脱模芯轴A11包括直径较大和直径较小的两部分，直径较大的一部分的内部设置为中空结构，直径较小的一部分的端部设置有定位柱14，脱模芯轴B12上设置有用于容纳定位柱14的凹槽16，脱模芯轴A11上较大直径与外壳端盖2内孔的直径相等，脱模芯轴A11上直径较大的部分与外壳端盖2的内孔配合，脱模芯轴A11上较小的直径小于A相绕组6、B相绕组7、C相绕组8的内径，脱模芯轴A11上较小直径的部分位于A相绕组6、B相绕组7、C相绕组8内部，脱模芯轴A11的中空部分的内部设置有多个浇筑孔13，耐高温环氧树脂经过浇筑孔13流入到脱模芯轴A11和A相绕组6、B相绕组7、C相绕组8之间。
使用内模9、脱模芯轴A11和脱模芯轴B12制作该动子结构的工作原理为：先将内模9的外部涂抹脱模剂，然后将A相绕组6、B相绕组7、C相绕组8的三个绕组线圈依次装配在内模9上，每两个相邻的绕组线圈之间装配有垫片10，然后将装配有A相绕组6、B相绕组7、C相绕组8的内模9放置在U型外壳底板3的内部，从内模9的两端分别装配两个外壳端盖2，两个外壳端盖2的内孔与内模9之间通过玻璃胶密封，两个外壳端盖2分别通过螺栓与U型外壳底板3固定连接，接下来将内模9放置在轴线与水平面平行的位置上，然后向U型外壳底板3内部浇筑融化状态的耐高温环氧树脂，浇筑完成后通过螺栓将外壳盖板1固定安装在U型外壳底板3上，待U型外壳底板3内部的环氧树脂固化后将内模9取出，此时A相绕组6、B相绕组7、C相绕组8被固定在与两侧的外壳端盖2上的内孔同心的位置上，然后将脱模芯轴A11和脱模芯轴B12从两侧的外壳端盖2中穿插到A相绕组6、B相绕组7、C相绕组8的内部，脱模芯轴B12与外壳端盖2的内孔配合处采用玻璃胶进行密封，脱模芯轴A11上的定位柱14插入到脱模芯轴B12上的凹槽16中，以保证同心，调整动子的位置，使得脱模芯轴A11和脱模芯轴B12的轴线与重力方向平行，且脱模芯轴B12位于下端，然后向脱模芯轴A11的中空结构内部倒入融化状态的耐高温环氧树脂，耐高温环氧树脂经过浇筑孔13流入到A相绕组6、B相绕组7、C相绕组8与脱模芯轴A11之间，浇筑完成后将脱模芯轴A11两侧通孔采用胶塞封堵上；耐高温环氧树脂固化后将脱模芯轴A11和脱模芯轴B12取出，至此完成制作过程。
本发明不局限上述具体实施方式，所属技术领域的技术人员从上述构思出发，不经过创造性的劳动，做出的种种变换，均落在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种磁轴式无骨架直线电机动子结构，其特征在于：包括A相绕组(6)、B相绕组(7)和C相绕组(8)，所述的A相绕组(6)、B相绕组(7)、C相绕组(8)均由同一根导线绕制而成，所述的A相绕组(6)、B相绕组(7)、C相绕组(8)均包括三个绕组线圈，A相绕组(6)、B相绕组(7)、C相绕组(8)上的三个绕组线圈依次同心排列在一起，即A相绕组(6)、B相绕组(7)、C相绕组(8)的第一绕组线圈依次排列，接下来A相绕组(6)、B相绕组(7)、C相绕组(8)的第二绕组线圈依次排列，最后A相绕组(6)、B相绕组(7)、C相绕组(8)的第三绕组线圈依次排列；每两个相邻的绕组线圈之间设置有垫片(10)，所述的A相绕组(6)、B相绕组(7)、C相绕组(8)同心设置在U型外壳底板(3)的内部。
2.根据权利要求1所述的一种磁轴式无骨架直线电机动子结构，其特征在于：所述的U型外壳底板(3)两端分别安装有外壳端盖(2)，所述的U型外壳底板(3)的开口端设置有外壳盖板(1)，所述的外壳盖板(1)与位于U型外壳底板(3)两端的外壳端盖(2)连接。
3.根据权利要求1所述的一种磁轴式无骨架直线电机动子结构，其特征在于：所述的A相绕组(6)、B相绕组(7)、C相绕组(8)外圈与外壳盖板(1)、外壳端盖(2)、U型外壳底板(3)之间形成的空间区域内浇筑有耐高温环氧树脂，所述的A相绕组(6)、B相绕组(7)、C相绕组(8)的内圈圆周侧壁上浇筑有耐高温环氧树脂。
4.根据权利要求1所述的一种磁轴式无骨架直线电机动子结构，其特征在于：所述的B相绕组(7)与A相绕组(6)和C相绕组(8)的绕制方向相反，绕制所述的A相绕组(6)、B相绕组(7)、C相绕组(8)的接线端头位于U型外壳底板(3)的同一端。
5.根据权利要求2所述的一种磁轴式无骨架直线电机动子结构，其特征在于：所述的U型外壳底板(3)的侧方设置有用于与A相绕组(6)、B相绕组(7)、C相绕组(8)接线端头连接的动力电缆(5)穿过的穿线孔(17)，所述的穿线孔(17)的外侧设置有压线板(4)，动力线缆(5)经过U型外壳底板(3)上的穿线孔，所述的压线板(4)通过螺钉将动力线缆(5)锁紧，所述的外壳端盖(2)上设置有与U型外壳底板(3)内部的A相绕组(6)、B相绕组(7)、C相绕组(8)同心的内孔。
6.一种如权利要求1-5任意一项所述的磁轴式无骨架直线电机动子结构的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：先将内模(9)外部涂抹脱模剂，然后将A相绕组(6)、B相绕组(7)、C相绕组(8)的三个绕组线圈依次装配在内模(9)上，每两个相邻的绕组线圈之间装配有垫片(10)；
步骤二：将装配好A相绕组(6)、B相绕组(7)、C相绕组(8)和垫片(10)的内模(9)放置在U型外壳底板(3)的内部，从内模(9)的两端分别装配上外壳端盖(2)，每个外壳端盖(2)与U型外壳底板(3)接触的侧面分别通过螺栓与U型外壳底板(3)固定连接，外壳端盖(2)的内孔与内模(9)配合处采用玻璃胶密封；
步骤三：将A相绕组(6)、B相绕组(7)、C相绕组(8)的接线端头与动力电缆(5)进行焊接，动力电缆(5)经过U型外壳底板(3)上的穿线孔和压线板(4)引出至U型外壳底板(3)外侧并压紧密封；
步骤四：将均匀搅拌的耐高温环氧树脂浇筑至组装好的U型外壳底板(3)内部，浇筑后将外壳盖板(1)装配在U型外壳底板(3)的开口处；
步骤五：待U型外壳底板(3)内部的耐高温环氧树脂固化后，将内模(9)取出，实现对A相绕组(6)、B相绕组(7)、C相绕组(8)外圈的固定、绝缘建立及初始定心；
步骤六：先将脱模芯轴A(11)和脱模芯轴B(12)外部涂抹脱模剂，然后将脱模芯轴A(11)和脱模芯轴B(12)从两个外壳端盖(2)处穿插进A相绕组(6)、B相绕组(7)、C相绕组(8)内部，向脱模芯轴A(11)内部浇筑搅拌均匀的耐高温环氧树脂，耐高温环氧树脂流入A相绕组(6)、B相绕组(7)、C相绕组(8)和脱模芯轴A(11)之间的空隙，待耐高温环氧树脂固化，取出脱模芯轴A(11)和脱模芯轴B(12)，完成A相绕组(6)、B相绕组(7)、C相绕组(8)内圈固定及绝缘层建立。
7.根据权利要求6所述的磁轴式无骨架直线电机动子结构的制作方法，其特征在于：步骤一中的内模(9)的直径与A相绕组(6)、B相绕组(7)、C相绕组(8)内径相等。
8.根据权利要求6所述的磁轴式无骨架直线电机动子结构的制作方法，其特征在于：所述的垫片(10)上设置有开口。
9.根据权利要求6所述的磁轴式无骨架直线电机动子结构的制作方法，其特征在于：步骤六中所述的脱模芯轴A(11)包括直径较大和直径较小的两部分，所述的直径较大的一部分的内部设置为中空结构，所述的直径较小的一部分的端部设置有定位柱(14)，所述的脱模芯轴B(12)上设置有用于容纳定位柱(14)的凹槽(16)，所述的脱模芯轴A(11)上较大直径与外壳端盖(2)内孔的直径相等，所述的脱模芯轴A(11)上直径较大的部分与外壳端盖(2)的内孔配合，所述的脱模芯轴A(11)上较小的直径小于A相绕组(6)、B相绕组(7)、C相绕组(8)的内径，所述的脱模芯轴A(11)上较小直径的部分位于A相绕组(6)、B相绕组(7)、C相绕组(8)内部。
10.根据权利要求9所述的动子结构的制作方法，其特征在于：所述的脱模芯轴A(11)的中空部分的内部设置有多个浇筑孔(13)，耐高温环氧树脂经过浇筑孔(13)流入到脱模芯轴A(11)和A相绕组(6)、B相绕组(7)、C相绕组(8)之间。
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