一种永磁直线电机次级的制作方法

本发明涉及直线电机领域，尤其涉及一种永磁直线电机次级。

背景技术：

目前，直线电机具有高响应性和长期稳定性的特点而在加工中心、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。直线电机可以看成旋转电机沿径向剖开并展开成直线，旋转电机的定子成为直线电机的动子(亦称为初级)，旋转电机的转子成为直线电机的定子(亦称为次级)，次级包括安装板和安装在安装板的永磁体，安装板安装在机台上。

直线电机运行时存在热损失，产生的热量一部分留在初级一部分留在次级。由于初级本身体积较大，容易集成冷却通道进行冷却，因而初级的散热得到了较好的保证。但是，现有的直线电机存在以下缺陷：安装板则难以集成水道进行冷却，主要原因有如下三点：1.从力学角度而言，安装板所受永磁体的应力较大，要求安装板稳固牢靠，而去除安装板材料的加工会造成安装板强度降低；2.从电磁角度来说，永磁体正下方的安装板起到导磁作用，去除安装板材料的加工会导致该处磁导率下降，使得磁场强度下降，最终影响电机性能。3.从热损耗角度来看，电机运行时，热损耗存遍布安装板各处，普通的冷却手段只能冷却到局部，仍然存在安装板热量被机台吸收的情况，依旧会引发机台热变形。以上三点，导致永磁直线电机次级的冷却困难，而热量不被带走，则温度将继续上升次级温度过高会导致永磁体退磁，一旦出现永磁体退磁将使电机推力大幅下降，存在机台制动失效的安全隐患。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种永磁体直线电机次级，其能实现安装板的降温，以降低外部机台制动失效的安全隐患。

本发明的目的采用如下技术方案实现：

一种永磁直线电机次级，包括至少一个次级单元，所述次级单元包括永磁体和安装板，所述永磁体安装在所述安装板上；所述安装板底部内凹以用于与外部机台表面之间形成气隙；所述安装板的两侧均开设有贯穿所述安装板相对两端的冷却通道。

进一步地，所述次级单元数量为两个或两个以上；两个或两个以上的所述次级单元沿直线依次排列，任意两相邻的冷却通道通过连接组件连通。

进一步地，所述连接组件包括两连接接头和连接管，所述连接组件的两连接头分别以可拆卸地方式安装在两相邻冷却通道的两相邻开口处；各所述连接接头均与所述冷却通道连通；所述连接组件的所述连接管的两端分别对应密封插装于该连接组件的两所述连接接头上，且所述连接组件的所述连接管连通该连接组件的两所述连接接头。

进一步地，所述冷却通道的两开口处均开设有内螺纹，所述连接接头开设有与所述内螺纹螺接配合的外螺纹。

进一步地，所述连接管插装于所述连接接头的部位与所述连接接头之间设置有密封圈。

进一步地，所述连接管的两端均凸出有限位凸台，所述限位凸台形成有限位面，所述限位面与对应的所述连接接头靠近所述连接管的端面相抵碰。

进一步地，所述永磁体通过黏胶固定在所述安装板上。

进一步地，所述安装板上开设有存胶槽，所述黏胶填充在所述存胶槽内。

进一步地，所述永磁直线电机次级还包括裹覆所述永磁体外表面的灌封胶层。

进一步地，所述安装板上开设有卡槽，所述永磁体卡装在所述卡槽内。

进一步地，所述卡槽呈燕尾状。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明通过在安装板与外部机台之间形成气隙，并在安装板的两侧开设冷却通道，往冷却通道内通入流动的冷却剂，气隙造成热量在安装板中传递时难以穿过底部气隙排出，而运动至安装板两侧的位置，并被两侧的冷却通道带走而排出安装板外，实现了安装板的降温，防止永磁体退磁，避免了外部电机推力的大幅下降，降低机台制动失效的安全隐患；再者，减少安装板传递至外部机台的热量，确保机台的加工精度。

附图说明

图1为本发明永磁体直线电机次级的结构示意图(去除灌封胶层)；

图2为本发明永磁体直线电机次级的透视图；

图3为本发明安装板的侧视图；

图4为本发明安装板的剖视图；

图5为本发明安装板的俯视图；

图6为本发明永磁体直线电机次级的整体结构图；

图7为本发明连接组件的剖视图；

图8为本发明连接组件的爆炸图。

图中：10、次级单元；11、永磁体；12、安装板；121、冷却通道；122、存胶槽；123、卡槽；20、气隙；30、连接组件；31、连接接头；311、外螺纹；32、连接管；321、限位凸台；3211、限位面；33、密封圈；40、灌封胶层；50、外部机台。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

如图1-3所示的一种永磁直线电机次级，包括至少一个次级单元10，次级单元10包括永磁体11和安装板12，永磁体11安装在安装板12上；安装板12底部内凹以用于与外部机台50表面之间形成气隙20；安装板12的两侧均开设有贯穿安装板12相对两端的冷却通道121。

使用时，往冷却通道121内通入流动的冷却剂，当本永磁直线电机次级产生热量时，热量传递至安装板12，由于空气是不良导热体，其导热率降低且安装板12底部与外部机台50之间形成气隙20，造成热量在安装板12中传递时难以穿过底部气隙20排出，大部分热量随安装板12的几何形状运动，并运动至安装板12两侧的位置，而被冷却通道121内的冷却剂带走，实现安装板12的降温。

通过将冷却通道121开设在安装板12的两侧，对安装板12的厚度影响较小，且对磁路基本无影响，保障本永磁直线电机次级的正常使用，同时，通过底部与外部机台50之间形成气隙20，实现大部分热量集中移动至安装板12的两侧，而使得开设在两侧的冷却通道121可带走安装板12的热量，进而对安装板12进行降温，防止永磁体11退磁，避免了外部电机推力的大幅下降，降低外部机台50制动失效的安全隐患；再者，减少安装板12传递至外部机台50的热量，确保外部机台50的加工精度。

上述实施例中可采用以下两种方式通入冷却剂，方式一：将位于同一侧的冷却通道121的其中一开口(如图所示的a1)作为进水口，另一开口(如图1的a2)作为回水口，进而通入冷却剂，该方式一的冷却压降较小，适用于次级单元10较多的本永磁直线电机次级；方式二：将其中一冷却通道121的其中一开口(如图所示的a1)作为进水口)，其中一冷却通道121的另一开口(如图1的a2)与另一冷却通道121的其中一开口(如图1所示的b1)直接通过连接管32连接，并将另一冷却通道121的另一开口(如图1所示的b2)作为回水口的方式，进而通入冷却剂；该方式二的冷却压降较大，但进出水口集中于一侧，合适小型机台和次级单元10较少的本永磁直线电机次级使用。

再者，次级单元10数量为两个或两个以上；两个或两个以上的次级单元10沿直线依次排列，任意两相邻的冷却通道121通过连接组件30连通，通过增加次级单元10数量，提升外部永磁直线电机行程。

同时，上述实施例中的永磁体11可采用多段式设计，即永磁体11包括多段永磁体单元，每一永磁体单元的长度可设计比较短，即将同一磁极分成多段式，利用磁极分段降低损耗的方法，可有效减小电机运行时永磁体11内部涡流，进一步从源头抑制永磁体11发热。同时由于永磁体11体积减小，其制造的难度也会随之减小，进一步压缩了成本。

如图7-8所示，优选的，连接组件30包括两连接接头31和连接管32，连接组件30的两连接头分别以可拆卸地方式安装在两相邻冷却通道121的两相邻开口处；各连接接头31均与冷却通道121连通；连接组件30的连接管32的两端分别对应密封插装于该连接组件30的两连接接头31上，且连接组件30的连接管32连通该连接组件30的两连接接头31，即同一连接组件30的连接管32和两连接接头31中，连接管32连通两连接接头31；采用两连接接头31和连接管32配合的方式，且连接接头31以可拆卸的方式安装，可任意选择次级单元10的数量，通过不断拼接来提升外部永磁直线电机行程；再者，该连接方式简单。

冷却通道121的两开口处均开设有内螺纹，冷却通道121的两端均开设有内螺纹，可实现次级单元10数量的随意增加，且连接接头31开设有与内螺纹螺接配合的外螺纹311，通过螺纹螺接的方式，简单易实现。

为了防止通入冷却剂时，冷却剂外溢，连接管32插装于连接接头31的部位与连接接头31之间设置有密封圈33，即密封圈33分别与连接管32插装于连接接头31部位的外壁和连接接头31的内壁相贴合，实现两者之间的密封连接，密封性能可靠。再者，与接头连接的连接管32采用无螺纹设计，安装连接管32时不需要扳手拧紧，仅需徒手接插即可。

连接管32的两端均凸出有限位凸台321，限位凸台321形成有限位面3211，限位面3211与对应的连接接头31靠近连接管32的端面相抵碰，通过限位面3211实现连接管32的限位；再者，即使徒手插接时未将接头插入到位，在将两安装板12安装到相互抵碰的位置时，连接管32也随之到位，大幅度提高安装效率。

优选地，永磁体11通过黏胶固定在安装板12上。

上述实施例中，由于使用了冷媒强制冷却，可能会出现过冷现象。即冷媒温度过低，液化空气中的水汽，造成永磁体11骤冷出现凝水，影响黏胶稳定性。为降低过冷现象对黏胶的影响，如图6所示，进一步地，永磁直线电机次级还包括裹覆永磁体11外表面的灌封胶层40。当过冷现象出现时，空气中的水汽被冷凝出来，但由于永磁体11被灌封胶层40包裹，凝水无法接触永磁体11，因而对黏胶不产生影响。此外，灌封胶层40起到将永磁体11与外界隔离的作用，在外部机台50碎屑和切削液四溅的工况下，灌封胶层40可以有效延长永磁体11寿命。

或者，为了降低黏胶失效对本永磁直线电机次级正常运作的影响，如图4所示，进一步地，安装板12上开设有卡槽123，永磁体11卡装在卡槽123内，采用卡槽123安装，利用卡槽123的槽壁抵消永磁体11所受到的磁吸力。此时即使出现了黏胶失效，永磁体11会被卡在卡槽123中，而不会被吸走。其次，在本永磁直线电机次级的制作过程中，使用黏胶粘结永磁体11时，需要辅以其他定位工装，以便确保永磁体11黏接位置正确。本设计的卡槽123可以在永磁体11安装时提供安装轨道，无需额外工装，可提高本永磁直线电机次级的生产效率。更进一步地，卡槽123呈燕尾状，燕尾状的卡槽123通过斜壁来实现卡住作用。

安装板12上开设有存胶槽122，黏胶填充在存胶槽122内。可防止在黏胶未凝固前的四处流动。

如图5所示，在合理的初级设计和参数优化的基础上，将永磁体11在电机运行方向(如图5所示的x线方向)上偏转一个角度(如图5所示的夹角y)，利用倾斜的磁极可起到弱化磁场的突变情况，进一步降低直线电机的推力波动率。防治噪声和振刀纹。

而为了进一步防止安装板12热量从底部散出，可在气隙20出填充隔热材料。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。