[发明专利]一种永磁直线电机次级结构及其灌封工装和灌封工艺

说明书

本发明公开了一种永磁直线电机次级结构，包括次级本体；次级本体包括导磁安装板和永磁体；导磁安装板上设有若干个规则排列的凹槽，每个凹槽中嵌设有永磁体；导磁安装板上设有分布于凹槽两侧的安装部，导磁安装板的下表面设有安装面，导磁安装板下表面设有若干个第一螺纹孔；次级本体上除安装面以外的全部外表面均包覆有灌封胶层，使得安装面形成灌胶留白区域。本发明还公开了灌封工装和灌封工艺。本发明永磁直线电机次级结构具有良好的防护性，适用于机台工作环境恶劣的情况。本发明的灌封工装，通过“沉浸式”封装和活塞补缩两种手段，保证了完全无泡的灌封效果，能够在大幅度提升直线电机次级精度和外观的基础上，极大地简化加工工艺。

技术领域

本发明涉及一种永磁直线电机次级结构，特别是涉及一种永磁直线电机次级结构及其灌封工装和灌封工艺。

背景技术

与伺服电机加滚珠丝杠的结构相比，直线电机在移动速度和定位精度上更具有优势，同时由于机械接触少，直线电机具有高响应性和长期稳定性。另外，由于减少了零部件，结构简单，维护方便。可以增加磁板组件的长度来加大行程，而且不损失电机性能。直线电机可以看成旋转电机沿径向剖切并展开成直线，旋转电机的定子成为直线电机的初级，旋转电机的转子成为直线电机的次级。旋转电机输出扭矩，直线电机的输出则为推力。永磁直线电机兼具永磁电机和直线电机的双重优点，同时具有推力大、速度高、体积小等特点，是构成高速高精度直线进给系统的首选。永磁直线电机在加工中心、成型放电加工机和龙门系统等工业机械中得到越来越广泛的应用。

永磁直线电机的次级通常包含：沿运动方向交替布置的磁钢N、磁钢S、固定磁钢的次级底板，以及保护与定位磁钢的环氧树脂包覆层。直线电机运行时，初级和次级之间有较高的相对速度。因此初级和次级间的零部件必须做好防护措施，高速移动下一旦发生初级次级刮擦，将引发重大事故。初级部分主要由铁心和线圈组成，其结构刚度和强度均远大于次级；次级部分由永磁体以及其安装板粘接而成，其强度是整个系统中最弱的一环之一。因此，良好的次级结构是保证直线电机安全稳定运行的必要条件。

永磁直线电机次级的制作难度来源于以下几个方面：1、直线电机运行时永磁体承受极大的交变力，包括永磁体与初级的磁吸力、永磁体与永磁体间的吸引力或排斥力、电机推力或制动力等等；2、机台内部工作环境中充满水汽，水汽对次级具有侵蚀作用；3、次级部件必须足够薄才能压缩整机安装高度；4、次级与初级部件的气隙通常较小，意味着永磁体上方难以布设其他机构对永磁体进行保护。5、使用了一般灌胶封装的工艺难以做到胶体无泡，甚至无法在磁钢表面形成一层完整的胶膜。综上所述，迫切的需要一种优良的结构与工艺提升永磁直线电机次级的防护性。

目前，在直线电机的技术领域中，为了避免次级中磁钢外露，同时使磁钢得到固定，在已知技术中，通常采用环氧树脂等高分子材料在磁钢四周灌封固化成型，形成环氧树脂的包覆层。但是，在环氧树脂灌封的过程中，由于次级各部位的包覆层厚度并不相等，导致灌封胶固化所产生的体积收缩变化，因此，次级灌封部位外观不够平整，表面会凹凸不平，这些凹凸不平的位置很容易积聚杂物而影响电机运行，进而影响电机的使用寿命。为了避免这个现象发生，通常的做法是：一、增加环氧树脂灌封的厚度，固化成型后进行额外二次加工，造成高工时、高成本，不利于产业化；二、为了避免成型过程中产生气体造成次级表面质量不良，把整个工序置于真空环境中进行，如此一来，必须额外增加真空设备，造成工时变长，成本增加，不利于产业化。

现阶段市面上的永磁直线电机次级及其加工工艺，存在一些不足，典型缺陷如下：

1、防护性不足：

一类产品直接将次级永磁体暴露在空气中，没有使用任何防护，由于机台在加工过程中有碎屑产生，若碎屑被永磁体吸引则会使电机运行时出现刮擦，情况严重时将导致电机刮伤甚至报废。另一类产品仅增加了表面铺设钣金的处理，钣金仅能防护固态的杂质，并不能阻挡机台内的水汽，如果永磁体长期暴露在机台的水汽环境中，可能造成次级零部件锈蚀。