一种双层错位的无铁芯线性马达的制作方法

本发明涉及直线电机领域，尤其涉及一种双层错位的无铁芯线性马达。

背景技术：

线性马达能将电能直接转换为直线运动，取消了传统的从旋转电机到工作台之间的一切中间传动环节，进给系统可以直接驱动负载，具有高速高精度的特性，在半导体设备行业、电子生产设备行业、激光切割行业、光刻行业、精密检测与加工行业中，都大量需要用到精密线性马达。随着中国高端制造业的发展，对线性马达的应用需求越来越大，对其性能要求也越来越高。

线性马达通常分为两类，分别是无铁芯线性马达和有铁芯线性马达。无铁芯线性马达包括动子和定子等部件，其中动子包括安装架以及若干个线圈，线圈安装在安装架上。定子中设有多个永磁体，当动子与定子配合时，线圈通电，利用电磁感应原理，使得动子可以相对于定子移动，从而实现直线运动。

现有的线性马达的动子通常是单层线圈结构，具有如下几点缺陷：

1、线圈中心有空隙，这是线圈模具占位的空间，如此就会导致槽满率降低，推力密度小，而且推力不均匀，结构刚性弱；

2、单层线圈结构中，线圈需要一次灌胶成型，然后才能与安装架进行组装，再通过整体灌胶进行整体固定，由于要先将线圈进行灌胶，众所周知，灌胶工艺麻烦，多了一步灌胶工序会增加很多负担；

3、线圈在工作的过程中会产热，当线圈过热时，会导致整个线性马达的运行出现问题，而现有的线性马达一般未设置温度感应以及冷却的结构，难以保证线性马达的长时间稳定运行。

因此，现有技术存在缺陷，需要改进。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种双层错位的无铁芯线性马达，优化线性马达的性能。

本发明的技术方案如下：提供一种双层错位的无铁芯线性马达，包括动子与定子，所述动子包括上层线圈以及下层线圈，所述上层线圈以及下层线圈均包括排成一排的多个线圈，所述线圈的中心为空心，所述上层线圈与下层线圈的结构以及尺寸参数完全一致，所述上层线圈与下层线圈在横向方向上错位，且下层线圈的实心部位填充满上层线圈的空心部位，上层线圈的实心部位填充满下层线圈的空心部位。

进一步地，所述上层线圈与下层线圈在电机相位矢量上错位一个电角度。

进一步地，所述动子还包括安装架以及固定板，所述上层线圈以及下层线圈呈竖立状设于所述安装架上，所述固定板呈竖立状设于所述安装架上且固定板位于上层线圈与下层线圈之间，所述上层线圈与下层线圈固定在所述固定板上。

进一步地，所述上层线圈与下层线圈通过点胶粘接的方式固定在所述固定板上。

进一步地，所述安装架上设有第一凹槽，所述上层线圈、下层线圈以及固定板竖立嵌入在所述第一凹槽内，所述上层线圈、下层线圈、安装架以及固定板通过灌胶进行整体固定。

进一步地，所述灌胶采用环氧树脂，且在所述环氧树脂中加入玻纤粉。

进一步地，所述固定板上对应所述上层线圈或下层线圈的空心部位设有温度传感器。

进一步地，所述安装架内部设有冷却管道，所述冷却管道呈u型，其包括呈横向设置的第一管道与第二管道以及连接第一管道与第二管道的第三管道，所述第一管道与第二管道的一端延伸至外界并与冷却水管接头连接。

进一步地，所述安装架上设有第二凹槽，所述第二凹槽内设有霍尔传感器。

进一步地，所述安装架由fr4材料制成，其上预先设有上层线圈、下层线圈以及温度传感器的连接线路。

采用上述方案，本发明具有如下有益效果：

1、本无铁芯线性马达采用双层线圈错位排列，可把线圈中心的空隙填补，提高线性马达的槽满率，从而提高线性马达的推力密度，由于上层线圈与下层线圈产生的推力相互弥补，使得产生的推力更加均匀，波动更小；

2、本无铁芯线性马达在上层线圈与下层线圈之间设有固定板，通过点胶固定方式先将上层线圈与下层线圈分别固定在固定板上，然后与安装架进行整体灌装，这样就省略了先将线圈进行整体灌装的步骤，简化了工艺；

3、通过内置温度传感器可保护线性马达因过热而损坏；

4、通过内置冷却管道可增加系统的散热功能，大大提高系统的功率。

附图说明

图1为本发明的立体图。

图2为本发明的正视图。

图3为本发明的俯视图。

图4为本发明安装架的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例，对本发明进行详细说明。

请参阅图1至图3，本发明提供一种双层错位的无铁芯线性马达，包括动子与定子，所述动子包括上层线圈1以及下层线圈2，所述上层线圈1以及下层线圈2均包括排成一排的多个线圈，且每个线圈卷环绕成一圈，线圈的中心为空心100，当动子相对于定子移动时，相邻的线圈之间不会形成干扰，避免产生额外的驱动力。所述上层线圈1与下层线圈2的结构以及尺寸参数完全一致，所述上层线圈1与下层线圈2在横向方向上错位，且下层线圈2的实心部位填充满上层线圈1的空心部位100，上层线圈1的实心部位填充满下层线圈2的空心部位100，通过双层线圈错位排列把线圈中心的空心部位100填补，提高线性马达的槽满率，从而提高线性马达的推力密度。

在本实施例中，所述上层线圈1与下层线圈2在电机相位矢量上错位一个电角度。由于上层线圈1与下层线圈2在相位上进行了错位处理，上下两层线圈产生的推力可以相互弥补，使得产生的推力更均匀，波动更小。

所述动子还包括安装架3以及固定板4，所述上层线圈1以及下层线圈2呈竖立状设于所述安装架3上。所述固定板4呈竖立状设于所述安装架3上且固定板4位于上层线圈1与下层线圈2之间，所述上层线圈1与下层线圈2固定在所述固定板4上。

所述上层线圈1与下层线圈2通过点胶粘接的方式固定在所述固定板4上。所述安装架3上设有第一凹槽31，所述上层线圈1、下层线圈2以及固定板4竖立嵌入在所述第一凹槽31内，所述上层线圈1、下层线圈2、安装架3以及固定板4通过灌胶进行整体固定。传统的单层线圈结构中，先将线圈进行一次灌胶成型，然后才能与安装架进行组装，再通过灌胶进行整体固定，这样就多了一步灌胶成型工艺。而本发明中，先将上层线圈1与下层线圈2通过点胶方式分别固定在固定板4的两侧面从而将上层线圈1与下层线圈2以及固定板4装配成一个整体，然后再与安装架3进行整体灌装成型，节省了一步灌胶的工序，大大简化了工艺。而且，由于上层线圈1与下层线圈2通过中间的固定板4牢牢地固定住，提高了整体结构的刚性。上述灌胶采用环氧树脂ab胶进行灌胶，且在所述环氧树脂中加入玻纤粉，提高线性马达的刚性。由于刚性增强了，所以本无铁芯线性马达的响应更好，可以达到更高的加速度、速度和精度。

所述固定板4上对应所述上层线圈1或下层线圈2的空心部位100设有温度传感器5，温度传感器5能够感应线圈的温度，并将感应的温度数值发送给线性马达的控制系统，控制系统根据实时获得的温度值对线圈进行监控，当监控到温度高于设定的标准值时，则控制系统控制线性马达停止运行，避免因温度过高而影响线性马达的稳定运行。

请参阅图4，所述安装架3内部设有冷却管道，所述冷却管道呈u型，其包括呈横向设置的第一管道61与第二管道62以及连接第一管道61与第二管道62的第三管道63，所述第一管道61与第二管道32的一端延伸至外界并与冷却水管接头64连接。通过在安装架3上设置冷却管道，能够增加系统的散热性能，大大提高系统的功率。而且本冷却管道结构简单，易于制造以及装配。

所述安装架3上设有第二凹槽32，所述第二凹槽32内设有霍尔传感器7。先把霍尔传感器7以及电路集成到一块极小的电路板上，然后把霍尔传感器模块整体放置在第二凹槽32内，此结构安装方便，使用简单。

所述安装架3由fr4材料制成，其上预先设有上层线圈1、下层线圈2以及温度传感器5的连接线路，这样简化了工艺，节省了工人焊线时间，既提高了合格率也提高了生产效率。

综上所述，本发明具有如下有益效果：

1、本无铁芯线性马达采用双层线圈错位排列，可把线圈中心的空隙填补，提高线性马达的槽满率，从而提高线性马达的推力密度，由于上层线圈与下层线圈产生的推力相互弥补，使得产生的推力更加均匀，波动更小；

2、本无铁芯线性马达在上层线圈与下层线圈之间设有固定板，通过点胶固定方式先将上层线圈与下层线圈分别固定在固定板上，然后与安装架进行整体灌装，这样就省略了先将线圈进行整体灌装的步骤，简化了工艺；

3、通过内置温度传感器可保护线性马达因过热而损坏；

4、通过内置冷却管道可增加系统的散热功能，大大提高系统的功率。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。