用于直线电动机的初级部分及印制接线盒的制造方法与流程

本发明涉及电机技术，尤其涉及用于直线电动机的初级部分及印制接线盒的制造方法。

背景技术：

与传统伺服电机加滚珠丝杠的传动进给系统相比，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，直线电机具有快速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。可以增加次级部件的长度来加大运动行程，同时不损失电机性能。永磁直线电机兼具永磁电机和直线电机的双重特点，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、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。

永磁直线电机具有初级部分和次级部分，次级部分为内置永磁体的磁路，初级部分用于通电，具有一系列沿运动方向有序排列的绕组，并通过多条供电电缆连接外部供电部件。

目前直线电机在应用中存在一定困难。其一，不同客户在接插方案上有不同需求，不同厂家会使用不同规格的连接器、不同外径的线缆型号、不同长度的引线等，这使得直线电机厂家在电缆线材的选配上存在困难。其二，在电机维护检修时，电缆的拆卸和更换存在不便，轻者导致用户暂时停机,重者需要用户把将整台电机返厂。

现阶段市面上的直线电机接线方案主要有两类：一类是不支持线缆拆卸，电机设计者根据用户需要设计成固定的线缆长度，用密封接头进行密封；另一类是可拆卸式接线方案，这类方案基本都需要独立的接线盒，通过更换外部电缆的长度来满足不同用户对线缆长度和更换线缆的要求。但是，这两种接线方案均存在一些不足：

1、不支持线缆拆卸

现市面上所使用的直线电机大多采用直接出线的方式进行电机接线，尤其见于体型较小的直线电机上。这种接线方式方便装配，具有结构简单，成本低的特点，符合小型直线电机结构紧凑、内部空间小的特点。

然而，将外部线缆和内部绕组直接相连后，会出现两个问题：

a.由于直线电机采用灌胶封装的技术，相连的焊接点会被灌封胶包裹覆盖，维修时无法触及，因而在线缆损坏后，无法对被灌封胶包裹的焊接点做出任何处理，因此电机的可维修性会下降。例如：电机在长期使用后线缆出现损伤、老化时，电机内部无法和外部线缆分离，造成用户不得不将整台电机拆卸返厂或者重新购买新电机。

b.外部线缆和内部绕组直接相连后，无法更换线缆的长度，不能做成通用的长度满足不同客户的需求，或者为了尽量满足大多数客户的需求，人为设定一个较长的线缆长度，产生额外的成本。

2、支持线缆拆卸，但结构复杂，拆卸困难

为了达到线缆和内部绕组能够分离的目的，使用接线盒将内外线缆进行隔离，这类方案大多应用在较大规格的直线电机上。现有技术中的接线盒，用以在灌封过程中限制环氧树脂的填充，从而隔离内外线路，并形成一接线空腔。借助贯穿接线盒的接线构件，利用接线空腔内置的锁紧机构，将内外线路在此处形成连接，此方案使得用户在线缆损坏时，能够将外部线缆断开，从而达到不拆机而直接换线的目的，能够提升直线电机的维修性。

然而此方案也存在一些缺陷：

a.接线盒结构对装配质量较为严苛，如若装配精度不足，不仅会在灌封过程中出现接线盒漏液的情况，给电机灌封步骤带来困难；还会对电机的防护能力产生不利影响。

b.接线盒需要占用电机内部空间。接线构件在接线盒中装配需要一定体积，同时，接线盒在设计时需考虑人工接线的情况，对接线的操作空间有一定要求，为避免相邻触点间发生短路，要求相邻触点保持一定间距，并采用隔板进行隔断。此外，接线盒必须保证所用接线工装(如套筒扳手)能正常伸入并进行拧转操作，同时接线空腔必须能保证一部分引线收纳，需避免线路受到挤压、折叠、拉扯等，这些因素迫使接线盒及其接线构件的尺寸被放大，较大幅度占用电机内部空间，同时也使得体型较小的直线电机无法使用该接线盒结构。

c.实际使用中，直线电机装入后。由于机台结构紧凑、电机深入机台内部，通常只能将接线盒盖板进行拆卸，而接线触点则因为线缆的紧绷、锁紧件小且操作空间狭窄而难以进行拆装，这给直线电机的线缆更换带来了很大麻烦。虽然配备有接线盒的结构，但实际操作时依旧困难重重。

d.接线盒本身作为一个独立的零部件，需要在装配时进行定位，因此接线盒必须具备配合结构才可以进行安装。没有配合位则接线盒无法固定，这使得没有外壳的直线电机难以进行接线盒的设计，限制了接线盒结构的运用。

e.接线盒通常使用耐高温材料注塑而成，需要专用模具和设备，并且模具费用高，且使用寿命有限，增加电机厂家制造成本。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供用于直线电动机的初级部分，使接线盒结构的能够得到有效运用，且能够降低制造成本。

本发明的目的之二在于提供印制接线盒的制造方法，使接线盒结构的能够得到有效运用，且能够降低制造成本。

本发明的目的之一采用如下技术方案实现：

用于直线电动机的初级部分，所述初级部分具有电动机绕组，并具有包围所述初级部分的壳体，所述初级部分还包括印制模具和接线组件，所述壳体上开设有用于供印制模具进入的插口，所述插口与印制模具相配合，在所述插口内铺设有灌封复合材料层，所述灌封复合材料层上形成有用印制模具印制而成的印制接线盒，所述印制模具与壳体之间可拆卸连接，所述印制接线盒上形成有印制型腔，所述接线组件位于印制型腔中，所述接线组件用于连接所述电动机绕组，还用于连接供电电缆。

进一步地，所述印制模具与壳体之间通过螺纹连接。

进一步地，所述印制模具上设有止挡板，所述止挡板限制所述印制模具插入所述壳体中的所述插口内的插入过程，所述止挡板上开设有拆卸螺纹孔，所述拆卸螺纹孔中插设有拆卸螺钉，所述拆卸螺钉与拆卸螺纹孔之间螺纹连接，所述拆卸螺钉用于印制模具的拔出，所述止挡板上还开设有定位通孔，所述定位通孔中插设有定位螺钉，所述壳体上开设有螺纹通孔，所述螺纹通孔与定位螺钉之间螺纹连接，所述止挡板通过定位螺钉锁定于壳体上。

进一步地，还包括至少一个触点，所述触点用于与印制模具卡接，所述触点还与接线组件卡接，所述触点固定于灌封复合材料层中且穿设所述印制型腔。

进一步地，所述接线组件包括端子排和盖板，所述端子排位于印制型腔内，所述端子排与触点卡接，所述盖板盖设于印制型腔上，所述盖板与壳体之间螺纹连接，所述盖板上可拆卸地安装有密封接头，所述密封接头与端子排、印制型腔连通，所述供电电缆依次穿设所述密封接头、端子排。

进一步地，所述端子排包括固定套和至少一个连接柱，所述固定套内开设有多个用于容置连接柱的固定通孔，所述连接柱贯穿所述固定通孔，多个所述连接柱位于固定套上，且多个所述连接柱相互平行，所述连接柱分别与触点、供电电缆连接。

进一步地，所述连接柱包括连接套和顶丝，所述连接套与触点卡接，所述连接套上开设有活动通孔，所述固定通孔的轴线与活动通孔的轴线位于同一直线上，所述活动通孔内设有顶丝，所述连接柱上还开设有第一接线孔，所述第一接线孔与活动通孔连通，所述固定套上还开设有第二接线孔，所述第一接线孔与第二接线孔位置对应且连通，所述供电电缆依次穿过第二接线孔、第一接线孔，所述顶丝与活动通孔螺纹连接，所述顶丝将供电电缆锁紧于活动通孔中。

进一步地，所述印制模具上还设有配合位，所述配合位上设有销或者安装通孔，所述触点上设有凸台和布线孔，所述配合位与凸台卡接，所述凸台和连接套两者中的一个上开设有连接通孔，这两者中的另一个上固定有针脚，所述连接通孔用于与销卡接，还与所述针脚卡接，所述安装通孔用于与针脚卡接，所述针脚与电动机绕组电连接，所述布线孔用于供电动机绕组的引线穿过。

进一步地，所述布线孔的轴线与连接通孔的轴线相互平行或者相互垂直。

本发明的目的之二采用如下技术方案实现：

印制接线盒的制造方法，所述印制接线盒用于上述的初级部分，包括的步骤如下，

装配步骤：

将印制模具与触点卡接，所述印制模具上设有配合位，所述配合位上设有销或者安装通孔，所述触点上设有凸台，所述配合位与凸台卡接，所述凸台上设有连接通孔或者针脚，将所述销与连接通孔卡接，或者将针脚与安装通孔卡接；

接线步骤：

旋转所述触点，使所述触点的方向便于接线，供电电缆依次穿设密封接头、第二接线孔、第一接线孔，使顶丝与活动通孔螺纹连接，所述顶丝将供电电缆锁紧于活动通孔中，针脚与电动机绕组电连接，再使电动机绕组的引线穿过布线孔，电动机绕组的引线经布线孔出线；

固定步骤：

将印制模具插入插口内，使定位螺钉依次穿过定位通孔、螺纹通孔，使所述螺纹通孔与定位螺钉之间螺纹连接，使得止挡板通过定位螺钉锁定于壳体上，实现插口的密封；

灌封步骤：

将灌封复合材料灌注于所述插口中，所述插口内形成灌封复合材料层，完成灌封动作；

成型步骤：

通过拆卸螺钉将印制模具从插口拔出，灌封复合材料层上形成印制接线盒。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明具有广泛的适配能力，在继承了实体接线盒方案优点的同时，大幅度压缩了体积，并提供了更方便、可靠、实用的接插方案。同时，有利于简化了直线电机初级部分的制造工艺，缩短了生产工时，并接线盒能够灵活变化尺寸，适用性高。

附图说明

图1为本发明中用于直线电动机的初级部分的分解结构示意图；

图2为本发明中用于直线电动机的初级部分的剖视结构示意图；

图3为本发明中印制接线盒结构示意图；

图4为本发明中印制模具的安装示意图；

图5为本发明灌封印制前的结构示意图；

图6为本发明中端子排的结构示意图；

图7为本发明中端子排的剖视结构示意图；

图8为本发明中端子排内连接柱的结构示意图；

图9为本发明中触点旋转前的结构示意图；

图10为本发明中触点旋转后的结构示意图；

图11为本发明中印制模具的一个角度的结构示意图；

图12为本发明中印制模具的另一个角度的结构示意图；

图中：1、盖板；2、端子排；3、印制接线盒；4、触点；5、灌封复合材料层；6、印制模具；11、密封接头；12、限位通孔；21、端面；22、锁紧孔；23、第二接线孔；24、针脚；25、第一接线孔；26、连接套；27、固定套；28、顶丝；41、连接通孔；42、第一布线孔；43、第二布线孔；61、拆卸螺纹孔；62、定位通孔；63、销；64、配合位；65、止挡板；7、壳体；71、螺纹通孔。

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1-12所示的用于直线电动机的初级部分，初级部分具有电动机绕组，并具有包围初级部分的壳体7，初级部分还包括印制模具6和接线组件，壳体7上开设有用于供印制模具6进入的插口，插口与印制模具6相配合，在插口内铺设有灌封复合材料层5，灌封复合材料层5上形成有用印制模具6印制而成的印制接线盒3，印制模具6与壳体7之间可拆卸连接，印制接线盒3上形成有印制型腔，接线组件位于印制型腔中，接线组件用于连接电动机绕组，还用于连接供电电缆。

具体地，印制模具6与壳体7之间通过螺纹连接。

作为本实施例中一种较佳的实施方式，印制模具6上设有止挡板65，止挡板65限制印制模具6插入壳体7中的插口内的插入过程，止挡板65上开设有拆卸螺纹孔61，拆卸螺纹孔61中插设有拆卸螺钉，拆卸螺钉与拆卸螺纹孔61之间螺纹连接，拆卸螺钉用于印制模具6的拔出，止挡板65上还开设有定位通孔62，定位通孔62中插设有定位螺钉，壳体7上开设有螺纹通孔71，螺纹通孔71与定位螺钉之间螺纹连接，止挡板65通过定位螺钉锁定于壳体7上。

另外，本初级部分还包括至少一个触点4，触点4用于与印制模具6卡接，触点4还与接线组件卡接，触点4固定于灌封复合材料层5中且穿设印制型腔。

需要说明的是，接线组件包括端子排2和盖板1，端子排2位于印制型腔内，端子排2与触点4卡接，盖板1盖设于印制型腔上，盖板1与壳体7之间螺纹连接，盖板1上开设有限位通孔12，将螺钉依次插入限位通孔12、螺纹通孔71中，螺钉与螺纹通孔71螺纹连接，使得盖板1与壳体7之间实现螺纹连接，盖板1上可拆卸地安装有密封接头11，密封接头11与端子排2、印制型腔连通，供电电缆依次穿设密封接头11、端子排2。

需要强调的是，端子排2包括固定套27和至少一个连接柱，固定套27内开设有多个用于容置连接柱的固定通孔，连接柱贯穿固定通孔，多个连接柱位于固定套27上，且多个连接柱相互平行，连接柱分别与触点4、供电电缆连接。

值得一提的是，连接柱包括连接套26和顶丝28，连接套26与触点4卡接，连接套26上开设有活动通孔，固定通孔的轴线与活动通孔的轴线位于同一直线上，活动通孔内设有顶丝28，连接柱上还开设有第一接线孔25，第一接线孔25与活动通孔连通，固定套27上还开设有第二接线孔23，第一接线孔25与第二接线孔23位置对应且连通，供电电缆依次穿过第二接线孔23、第一接线孔25，顶丝28与活动通孔螺纹连接，顶丝28将供电电缆锁紧于活动通孔中。

更具体地，印制模具6上还设有配合位64，配合位64上设有销63或者安装通孔，触点4上设有凸台和布线孔，配合位64与凸台卡接，凸台和连接套26两者中的一个上开设有连接通孔41，这两者中的另一个上固定有针脚24，连接通孔41用于与销63卡接，还与针脚24卡接，安装通孔用于与针脚24卡接，针脚24与电动机绕组电连接，布线孔用于供电动机绕组的引线穿过。

更佳的实施方式是，布线孔的轴线与连接通孔41的轴线相互平行或者相互垂直。

此外，本实施例还提供印制接线盒3的制造方法，印制接线盒3用于上述的初级部分，包括的步骤如下，

装配步骤：

将印制模具6与触点4卡接，印制模具6上设有配合位64，配合位64上设有销63或者安装通孔，触点4上设有凸台，配合位64与凸台卡接，凸台上设有连接通孔41或者针脚24，将销63与连接通孔41卡接，或者将针脚24与安装通孔卡接；

接线步骤：

旋转触点4，使触点4的方向便于接线，供电电缆依次穿设密封接头11、第二接线孔23、第一接线孔25，使顶丝28与活动通孔螺纹连接，顶丝28将供电电缆锁紧于活动通孔中，针脚24与电动机绕组电连接，再使电动机绕组的引线穿过布线孔，电动机绕组的引线经布线孔出线；

固定步骤：

将印制模具6插入插口内，使定位螺钉依次穿过定位通孔62、螺纹通孔71，使螺纹通孔71与定位螺钉之间螺纹连接，使得止挡板65通过定位螺钉锁定于壳体7上，实现插口的密封；

灌封步骤：

将灌封复合材料灌注于插口中，插口内形成灌封复合材料层5，完成灌封动作；

成型步骤：

通过拆卸螺钉将印制模具6从插口拔出，灌封复合材料层5上形成印制接线盒3。

在上述结构的基础上，供电电缆，即直线电机外部线缆穿过密封接头11和端子排2进行固定，利用印制型腔和端面21的限位，端子排2稳固的接插在触点4上。触点4上开设有连接通孔41，通过连接通孔41完成电动机绕组的引线连接。

进一步的，端子排2为一固定套27包覆接线柱的结构，固定套27开设有锁紧孔22、第二接线孔23，锁紧孔22与固定通孔连通，连接套26开设有第一接线孔25，连接套26端部设有针脚24。端子排2通过第二接线孔23连接供电电缆，通过针脚24和连接通孔41卡接，实现内外部电路接通。

供电电缆通过第一接线孔25，借助顶丝28拧紧后完成接线。连接套26的第一接线孔25正对第二接线孔23，利用第二接线孔23提供线端的绝缘保护，锁紧孔22正对顶丝28方便用户操作。

固定套27为绝缘材料制成，通过固定套27对多个接线柱的包覆、整合，易于实现紧凑结构并提供绝缘保障。通过对不同型号的针脚24按照电流和功能进行分类，制作成为不同规格的端子排2，易于实现端子排2的标准化。

触点4在灌胶封装前，需借助印制模具6固定，本实施例中的灌封复合材料优选为灌封胶，在灌封胶固化后被固定于插口内，即灌封胶固化后被固定于壳体7内，触点4开设有连接通孔41，暴露于印制型腔中，用于提供外部接插；布线孔用于电动机绕组的引线焊接，隐藏于印制型腔外，被灌封胶固定。本实施例中的布线孔包括第一布线孔42和第二布线孔43，当第一布线孔42的轴线平行于连接通孔41的轴线时，电动机绕组接线后将顺着第一布线孔42的指向延伸，可沿电动机绕组排布方向进出线；当第二布线孔43的轴线垂直于连接通孔41的轴线时，电动机绕组接线后将顺着第二布线孔43指向绕过绕组的障碍出线。即通过调整引线的指向，进而避免引线挤压的问题，同时进一步减少接线占用的空间。

前述印制模具6用于在灌封胶中印制接线盒3，形成印制型腔，止挡板65上开设有拆卸螺纹孔61，拆卸螺纹孔61中插设有拆卸螺钉，拆卸螺钉用于型芯的拔出，边缘布设有定位通孔62，定位通孔62中插设有定位螺钉，定位螺钉用于灌封时印制模具6的固定。印制模具6上配有与连接通孔41相配合的销63和配合位64，用于触点4的安装。在灌封时，由于销63挤占了连接通孔41的空间，使得连接通孔41不被灌封胶填充，确保灌封完成后，连接通孔41可正常使用。配合位64用以确保各个触点4在灌封时保持平行，避免短路异常，且灌封后各个触点4间被灌封胶填充，进一步提高绝缘性能。在上述结构的基础上，可使得各触点4间距减小，接线结构紧凑，相较于现有技术中的实体接线盒方案，有大幅度的体积缩减。

从而，通过将端子排2和触点4进行接插，印制型腔用于容纳部分长度的供电电缆，减少供电电缆因为折叠挤压造成的短路等情况。同时利用盖板1顶紧端子排2，确保电机运动中，端子排2不出现松脱。

由于盖板1上的密封接头11易于拆装且能够按照客户要求进行定制，这使得供电电缆的外径和长度易于调整，因此能满足客户多样性、定制化的需求。

在印制模具6的配合下，触点4和端子排2具有更高的整合密度，相较于传统实体接线盒，印制接线盒3方案的结构更紧凑，占用体积更小。在实际使用中，无需用户对每个针脚24依次接线，而是直接将端子排2整个进行接插，尤其针对已经安装在机台上的电机而言，传统接线盒结构要求操作人员逐一拆装每个针脚24，但实际在机台上进行针脚24拆解异常困难，而本实施例则允许操作员直接插拔端子排2，因此可大幅度降低操作员的工作量。

作为另一种实施方式，可以将印制接线盒3或其相关配件安装在电机的其他位置或方向上来实现同样功能，或通过改变零部件外形来适配其他直线电机。可以将端子排2或接线柱和线路连接的方式改为焊接、螺钉连接、弹性夹紧或其他接线方式进行连接。可以将针脚24与电动机绕组电连接，通过金属弹片相互贴合等的方式实现。本实施例中，设有4个触点4，将4个触点4做成一个整体可有效减少组装时间。更具体地，将针脚24的形状由圆柱形改为其他形状。更佳的实施方式是，将印制模具6设计成具有一定拔模角的结构，以利于印制模具6的脱离。

综上，本发明至少具有以下有益效果：

1、大幅度压缩的体型

采用了印制接线盒3的加工手段后，可以使得接线结构占用的体积大幅度缩小。在完整继承实体接线盒功能的同时，提供更广的适用范围。在具体实施时，本实施例中的印制接线盒3所占用的深度可压缩至25mm之内，而采用原实体接线盒的方案则需要至少达到40mm甚至更高。

2、更高的性价比

印制接线盒3可以按照接线顺序、电流大小、针脚24功能进行分类，易于实现电机厂家的自主标准，通过将印制接线盒3固化成一标准件，将大幅度减少制造成本。尤其见于小批量的电机产品中，借助通用的接线模块取代定制接线盒，使得本发明的印制接线盒3将具有很高的性价比。

此外，无需再单独对每个型号的电机单独匹配接线盒，而是直接将统一型号的印制结构直接嵌套在机身上，能够大幅减少接线盒适配的难度和时间。

3、兼容各类直线电机

实体接线盒一般需要在机身上定位，印制接线盒3则不需要。

印制接线盒3本质是一种型芯，通过灌封胶固化印制在机身上，型芯可以固定在电机外壳上，也可以固定在模具上，这意味着不论电机有没有外壳，都不会妨碍在电机身上开设印制接线盒3的工序。因其装配灵活、体积小的优势，印制接线盒3可以方便的运用在各类直线电机上。

此外，由于印制接线盒3采用型芯的方式进行制作，不易受漏液干扰，灌封过程中，型芯占据接线触点4的空间，确保灌封过程中，触点4不被灌封胶污染。

4、支持直接插拔

印制接线盒3的优势在于，易于将接线顺序、触点4电流、触点4功能实现标准化。通过对照印制接线盒3的标准，将对应的接线顺序、触点4电流、触点4功能匹配到相应电缆端，即可得到对应的接插件。通过专门设计的接插件可以在印制接线盒3上实现直接插拔，无需用户自行接线。为保证接线可靠性，本发明中采用接线盒盖顶紧进行限位，亦可利用卡扣或螺钉等其他结构进行限位，易确保触点4接插牢固。

在实际操作中，相较于传统接线盒，用户无需再对每个针脚24逐一拆卸，而是通过直接插拔整个端子排2来更换线路。本发明在提供用户接插方便的同时，也避免了用户接线错误或松脱等异常。

5、简化工艺，尺寸灵活

印制接线盒3在电机上的印制过程与灌封步骤并行，完成灌封即获得了接线盒。省略了实体接线盒的加工工时，印制接线盒3只需灌封工装来保证外形，不需要高精度的注塑模具，只需要按要求制作相应的型芯即可形成，不仅简化了生产工序，还能够根据需要灵活变化接线盒的尺寸，适用性高。

从而，本发明具有广泛的适配能力，在继承了实体接线盒方案优点的同时，大幅度压缩了体积，并提供了更方便、可靠、实用的接插方案。同时，简化了直线电机初级的制造工艺，缩短了生产工时，并能够灵活变化尺寸。

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。