直线电机、绕线工装和直线电机的制造方法与流程

本发明涉及直线电机，具体而言，涉及一种直线电机和绕线工装和直线电机的制造方法。

背景技术：

1、目前，在相关技术中，直线电机包括动子铁芯和线圈，动子铁芯设置有齿部，线圈缠绕于齿部上。为提升线圈与动子铁芯之间的电阻，会在线圈与动子铁芯之间设置绝缘件，进而通过绝缘件将线圈与动子铁芯的齿部间隔。但在线圈绕制过程中，需要先将多个绝缘件逐个固定在动子铁芯的多个齿部上，导致直线电机的装配工艺复杂，提升了直线电机的装配难度。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

2、为此，本发明的第一方面提出一种直线电机。

3、本发明的第二方面提出一种绕线工装。

4、本发明的第三方面提出一种直线电机的制造方法。

5、有鉴于此，本发明第一方面提供了一种直线电机，包括定子和能够相对于定子沿第一方向线性运动的动子；动子包括绝缘框架、动子铁芯和多组线圈；动子铁芯包括轭部和多个齿部，多个齿部与轭部连接；绝缘框架包括多个绝缘部，多个绝缘部包覆于多个齿部；多组线圈套设于多个绝缘部上。

6、本发明所提供的直线电机，包括动子，动子包括动子铁芯，动子铁芯包括轭部和多个齿部，多个齿部与轭部连接，多个绝缘部分别套设于多个齿部上，多组线圈分别套设于多个绝缘部，以通过齿部和绝缘部对线圈进行安装和定位，线圈通电后能够产生磁场，进而使得直线电机的定子能够通过线圈驱动动子沿定子运动，实现动力的输出。

7、动子还包括绝缘框架，绝缘框架能够实现动子铁芯与线圈之间的绝缘，降低线圈击穿的概率。绝缘框架包括多个绝缘部，多个绝缘部包覆于多个齿部，多个绝缘部能够同时装配至动子铁芯，简化了绝缘框架与动子铁芯的装配工艺，进而简化了直线电机的装配工艺，降低了直线电机的装配难度。

8、直线电机还包括定子，定子设置于动子的一侧，能够驱动动子沿第一方向呈线性运动，进而通过驱动动子沿第一方向呈线性运动实现动力的输出。进一步地，动子还包括塑封材料，塑封材料包覆于线圈的外部，进而实现对线圈的安装和定位。

9、塑封材料为团状模塑料(bulk molding compound，bmc)，可以实现高导热及快速制造。

10、进一步地，动子铁芯既可以是硅钢片冲压制成，也可以是由结构钢加工制成。结构钢加工制成的动子铁芯具有不用模具、易加工等低成本优势。

11、具体地，轭部呈条状布置，多个齿部沿第一方向间隔布置，第一方向可为轭部的长度方向，多个齿部中相邻的两个齿部之间具有间隙，多组线圈分别套设于多个齿部上，且多组线圈中每组线圈的至少部分嵌于相邻的两个齿部之间的间隙内。

12、多个齿部中可每个齿部均套设有线圈，也可多个齿部中每间隔一个齿部套设一个线圈。

13、在多个齿部中可每个齿部均套设有线圈的情况下，可在多个齿部的两侧各设置一个短齿，短齿上不套设线圈，通过在动子第一方向两端各设置一个短齿，减小了动子的齿槽力。

14、多个齿部中也可每间隔一个齿部套设一组线圈。

15、具体地，第二方向与第一方向垂直，且第二方向与轭部上设置有齿部的表面垂直。

16、在本发明的一些技术方案中，可选地，多个绝缘部呈线性间隔布置，多个绝缘部中每个绝缘部设置有一侧开口的安装槽，多个绝缘部的安装槽能够容纳动子的多个齿部；绝缘框架还包括连接部，连接部的两侧分别与多个绝缘部中相邻的两个绝缘部连接。

17、在该技术方案中，绝缘框架包括多个绝缘部，多个绝缘部呈线性间隔布置，多个绝缘部中每个绝缘部设置有一侧开口的安装槽，多个绝缘部的安装槽能够容纳动子的多个齿部，在向齿部上绕制线圈时，绝缘部位于线圈与齿部之间，进而提升了齿部与线圈之间的电阻。绝缘框架还包括连接部，连接部的两侧分别与多个绝缘部中相邻的两个绝缘部连接，进而将多个绝缘部连接为一个整体框架，整体的绝缘框架与动子铁芯的装配工艺更便捷，进而简化了直线电机的装配工艺，降低了直线电机的装配难度。

18、进一步地，绝缘框架为塑料框架。

19、在本发明的一些技术方案中，可选地，多个绝缘部与连接部为一体式结构。

20、在该技术方案中，多个绝缘部与连接部为一体式结构，使得多个绝缘部与连接部可共同成型，进而简化绝缘框架的制造工艺，降低绝缘框架的制造难度，提升绝缘框架的生产效率。并且多个绝缘部与连接部为一体式结构，使得绝缘框架能够一次制造成型，进而降低绝缘框架的制造成本。

21、进一步地，绝缘框架为一体式注塑结构。

22、在本发明的一些技术方案中，可选地，连接部位于多个绝缘部设置有安装槽的开口的一侧。

23、在该技术方案中，连接部位于多个绝缘部设置有开口的一侧，能够提升相邻两个绝缘部之间容纳线圈的空间，进一步降低线圈的绕制难度。

24、在本发明的一些技术方案中，可选地，多个齿部沿第一方向间隔布置，且多个齿部中每个齿部沿第二方向延伸，第二方向与第一方向垂直；其中，多个齿部中每个齿部在第二方向上的长度为第一长度，多组线圈中每组线圈在第二方向上的长度为第二长度，第二长度大于第一长度。

25、在该技术方案中，多个齿部中每个齿部在第二方向上的长度为第一长度，多组线圈中每组线圈在第二方向上的长度为第二长度，第二长度大于第一长度，即齿部在第二方向上的长度小于线圈在第二方向上的长度，使得齿部在第二方向上的长度更短，进而降低齿槽力和磁吸力，同时提高绕组使用效率，进而提升直线电机的推力密度。并且齿部在第二方向上的长度小于线圈在第二方向上的长度，各个齿部插入线圈的动子，具有线圈末端短和铜损耗低的特点。

26、在本发明的一些技术方案中，可选地，多个齿部包括至少两个第一齿和多个第二齿；至少两个第一齿分别布置于轭部的两端；多个第二齿布置于至少两个第一齿之间；第一齿的第一长度小于第二齿的第一长度。

27、在该技术方案中，多个齿部包括至少两个第一齿和多个第二齿，至少两个第一齿分别布置于轭部的两端，多个第二齿布置于至少两个第一齿之间，第一齿的第一长度小于第二齿的第一长度，位于轭部两端的至少两个第一齿能够减小直线电机的齿槽力，提升直线电机在运动过程中的稳定性。

28、在本发明的一些技术方案中，可选地，多组线圈分别套设于多个第二齿，多组线圈中相邻的两组线圈位于同一线槽中。

29、在该技术方案中，多组线圈分别套设于多个第二齿上，线圈在通电后，每个第二齿上均绕设一组线圈能够提升线圈所产生的磁场强度，进一步提升动子输出的推力。

30、在本发明的一些技术方案中，可选地，多个齿部包括交替布置的多个绕线齿和非绕线齿，多组线圈分别套设于多个绕线齿。在该技术方案中，多个齿部包括交替布置的多个绕线齿和非绕线齿，多组线圈分别套设于多个绕线齿，即多个齿部中每间隔一个齿部绕设一组线圈，进而降低了线圈的数量，节省了动子的制造成本。并且多组线圈分别套设于多个绕线齿，简化了线圈的绕制工艺，降低了线圈的绕制难度，进而提升了动子的生产效率。

31、进一步地，多个齿部还包括两个第一齿，两个第一齿分别位于多个绕线齿和非绕线齿的两端，两个第一齿能够减小直线电机的齿槽力，进一步提升直线电机工作过程中的稳定性。

32、在本发明的一个技术方案中，可选地，多组线圈中每组线圈包括第一线圈段和第二线圈段。第一线圈段套设于齿部上，且位于线槽内；第二线圈段与第一线圈段连接，延伸至齿部与定子之间。

33、在该技术方案中，第一线圈段套设于齿部上，实现对线圈的安装和定位。

34、第二线圈段与第一线圈段连接，延伸至齿部与定子之间，有效地利用了齿部与定子之间的空间，进而提升直线电机内部空间的利用率。并且第二线圈段延伸至齿部与定子之间，增加了线圈的面积，进而增加了高磁通密度的线圈，进一步提升了直线电机能够输出的推力。第二线圈段延伸至齿部与定子之间，还能够使得直线电机的结构更紧凑，在提升直线电机输出的推力的同时，减小直线电机的体积，进而减少直线电机对空间的占用。

35、具体地，线圈的一部分凸出进入到第二齿与定子之间，但线圈在第二方向上的长度保持不变，即线圈沿第一方向进入到定子与第二齿之间。

36、进一步地，线圈进入到设有该线圈的第二齿与定子之间。

37、在本发明的一个技术方案中，可选地，第二线圈段在第一方向上的宽度大于第一线圈段在第一方向上的宽度，相邻两组线圈的第二线圈段绝缘设置。

38、在该技术方案中，第二线圈段在第一方向上的宽度大于第一线圈段在第一方向上的宽度，使得线圈能够在第一方向上的两侧均向齿部与定子之间的空间延伸，进一步增加了线圈的面积，增加了高磁通密度的线圈，进一步提升了直线电机能够输出的推力。

39、在本发明的一个技术方案中，可选地，定子包括本体和多个磁性件，多个磁性件设置于本体，沿第一方向布置，与多组线圈相对。

40、在该技术方案中，定子包括本体和多个磁性件，多个磁性件设置于本体，进而通过本体对磁性件进行定位。多个磁性件沿第一方向布置，与多组线圈相对，多个磁性件能够产生磁场，在动子的线圈通电后，在线圈的周围也能够产生磁场。在直线电机工作时，将定子固定，线圈通电后，线圈所产生的磁场与磁性件所产生的磁场相互作用，进而实现通过定子驱动动子沿第一方向运动，直线电机实现动力的输出。

41、进一步地，磁性件粘接于本体上。

42、直线电机的动子通过直线导轨等的支撑机构支撑，沿定子做直线运动。

43、本发明第二方面提供了一种绕线工装，绕线工装用于绕制线圈，绕线工装包括基座、绕线部件和盖板；绕线部件包括第一绕线部和第二绕线部，第一绕线部的第一侧与基座连接，第二绕线部的第一侧与第一绕线部的第二侧连接；盖板与第二绕线部的第二侧连接；其中，第一绕线部的宽度与第二绕线部的宽度不同。

44、本发明所提供的绕线工装用于绕制线圈，以使线圈在预定形状下套设于动子铁芯的齿部上。绕线工装包括基座、绕线部件和盖板，绕线部件与基座连接，进而通过基座对绕线部件进行支撑，盖板盖设于绕线部件的另一侧，在绕线部件上绕制线圈时，盖板与基座配合能够实现对线圈的限位。绕线部件包括第一绕线部和第二绕线部，第一绕线部的第一侧与基座连接，第二绕线部的第一侧与第一绕线部的第二侧连接，线圈绕制在第一绕线部和第二绕线部后，由于第一绕线部的宽度与第二绕线部的宽度不同，所以绕制出的线圈呈阶梯状，进而使得线圈在套设于定子铁芯的齿部后，线圈会延伸至齿部与定子之间。线圈延伸至齿部与定子之间，有效地利用了绕线齿与定子之间的空间，进而提升直线电机内部空间的利用率；并且线圈延伸至齿部与定子之间，增加了线圈的面积，进而增加了高磁通密度的线圈，进一步提升了直线电机能够输出的推力。

45、进一步地，盖板上设置有缺口，缺口能够夹紧线圈的电磁线。

46、进一步地，通过改变盖板与基座之间的距离，可绕制出第二长度不同的线圈。

47、进一步地，线圈有自粘线或使用其他可以固定成型的电磁线绕制。

48、具体地，在绕至线圈时，线圈的绕制方法包括：

49、将电磁线的端部嵌于盖板的缺口内；

50、转动绕线工装，电磁线由第二绕线部开始绕制；

51、在线圈的外轮廓尺寸与第一绕线部相同时，在第一绕线部和第二绕线部同时绕制；

52、在线圈绕制预设圈数或尺寸时，对线圈进行整形；

53、将盖板与第二绕线部分离，取下线圈。

54、在本发明的一个技术方案中，可选地，盖板上设置有安装孔，第二绕线部穿设于安装孔。

55、在该技术方案中，盖板上设置有安装孔，第二绕线部穿设于安装孔，进而便于盖板的拆卸，使得线圈的绕制工艺更简便。

56、在本发明的一个技术方案中，可选地，第一绕线部的宽度大于第二绕线部的宽度。

57、在该技术方案中，第一绕线部的宽度大于第二绕线部的宽度，在线圈绕制完成后，便于将线圈由第一绕线部和第二绕线部取下，进一步降低绕制线圈的工艺难度。

58、在本发明的一个技术方案中，可选地，基座和绕线部件为一体式结构。

59、在该技术方案中，基座和绕线部件为一体式结构，提升基座与绕线部件之间的连接强度，进而提升线圈绕制的稳定性。

60、本发明第三方面提供了一种直线电机的制造方法，直线电机的制造方法包括：通过如上述任一技术方案的绕线工装绕制线圈；将绝缘框架装配于动子铁芯；将多组线圈套设于绝缘框架的多个绝缘部上，以得到动子；将动子与定子装配。

61、本发明所提供的直线电机的制造方法，通过如上述任一技术方案的绕线工装绕制线圈，因此该直线电机的制造方法具备如上述任一技术方案的绕线工装的全部有益效果。

62、并且本技术通过绕线工装将线圈绕制成型，在将绝缘框架装配至动子铁芯后，将线圈套设在绝缘框架上即可得到动子，简化了绝缘框架与动子铁芯的装配工艺，进而简化了直线电机的装配工艺，降低了直线电机的装配难度。

63、在本发明的一个技术方案中，可选地，绕制线圈包括：将盖板套设于绕线部件；在绕线部件的第一绕线部绕制线圈的第一线圈段；在绕线部件的第二绕线部绕制线圈的第二线圈段；将盖板与绕线部件拆分；将线圈与绕线部件分离。

64、在该技术方案中，将盖板套设于绕线部件，盖板与绕线工装的基座配合实现对绕制线圈的定位，在第一绕线部和第二绕线部绕至出所需形状的线圈后，将盖板拆下即可将线圈由绕线部件上取下，进而完成绕线，简化了线圈的绕制工艺，降低了线圈的绕制难度。

65、本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。