[發明專利]一種高溫真空磁懸浮旋轉機構

有效

• 申請號: 201110005324.0
• 申請日: 2011-01-12
• 公開（公告）號: CN102075123A
• 公開（公告）日: 2011-05-25
• 發明（設計）人: 劉志弘;劉曉屏;崔杰;嚴利人;王玉東;付軍
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H02N15/00
• 分類號: H02N15/00
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 張文寶

技術領域

本發明涉及一種旋轉機構，尤其涉及一種在高溫和真空狀態下的磁懸浮旋轉機構。

背景技術

目前，在很多產品的制作過程中，為保證產品的質量，一般都是在無塵的環境下對產品進行高溫真空加工。為了保證產品具有足夠好的均勻性，經常要求在真空系統中加入旋轉裝置。現有的實現此功能的真空旋轉裝置如圖1所示，該裝置包括真空腔體1、承載托盤2、連接軸3、旋轉電機4和密封圈5。其中連接軸3一端與旋轉電機4相連，另一端通過密封圈5伸入到真空腔體1內部與承載托盤2連接，這樣當旋轉電機4旋轉時即可帶動承載托盤2旋轉，進而帶動放置在旋轉托盤2上的產品進行旋轉。

該旋轉裝置的真空密封方式為接觸式密封，磨擦力比較大而且易于磨損，還會因磨損引起氣密失效而降低使用壽命。另外，該密封圈5多為橡膠材質(或鐵磁流體等材質)，這些都很難使用在溫度高于300攝氏度的真空腔體中。

發明內容

鑒于上述現有技術所存在的問題，本發明的目的是提供一種高溫真空條件下的磁懸浮旋轉機構。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

該機構包括高溫真空腔體、定子、轉子、支架、上永磁鐵和下永磁鐵。所述下永磁鐵固定在高溫真空腔體的內部底面，上永磁鐵位于下永磁鐵的上方，并與上永磁鐵之間通過磁斥力產生間隙；支架固定在上永磁鐵上，而轉子固定在支架上；定子固定在高溫真空腔體外部與轉子相對的位置。所述定子為環狀帶磁極的電磁鐵，轉子為環狀帶磁極的無繞組軟磁鐵，定子和轉子根據直徑不同分別組成四相結構或五相結構或五相以上結構，且轉子的磁極數小于定子的磁極數。

所述支架、上永磁鐵和下永磁鐵均為環狀。

所述支架帶有上下托盤，產品放置于下托盤上。

所述上永磁鐵和下永磁鐵的內徑和外徑分別相同；所述上永磁鐵的上表面是平面，下面是梯形凸塊；所述下永磁鐵的上面是與上永磁鐵的梯形凸塊對應的梯形凹槽，下表面是平面；上永磁鐵的上表面與下永磁鐵的下表面磁極相同，上永磁體的下梯形面與下永磁鐵的上梯形面磁極相同且與上永磁鐵的上表面磁極相反。

所述上永磁鐵和下永磁鐵的材料為耐高溫300℃以上的稀土強磁鐵。

所述支架的材料為石英。

本發明的有益效果為：該旋轉機構是非接觸式旋轉機構，動力不用通過實體旋轉軸傳導到高溫真空系統中的加工用的托盤上，避免了傳統真空系統中密封圈的磨損老化問題以及無法應用在高溫真空系統中的問題，從而提供了一種全新的高溫真空旋轉裝置。

附圖說明

圖1為現有技術的真空旋轉裝置的結構示意圖。

圖2為本發明高溫真空磁懸浮旋轉機構的結構示意圖。

圖3為定子的結構示意圖。

圖4為轉子的結構示意圖。

圖5為上下永磁鐵結構示意圖。

圖中標號：

11-高溫真空腔體；12-定子；13-轉子；14-支架；15-上永磁鐵；16-下永磁鐵。

具體實施方式

本發明應用磁懸浮技術，提供了一種無實體旋轉軸的高溫真空磁懸浮旋轉機構，下面通過具體實施方式并結合附圖對本發明作進一步說明。

如圖2所示，本機構包括高溫真空腔體11、定子12、轉子13、材料為石英的支架14、上永磁鐵15和下永磁鐵16。下永磁鐵16固定在高溫真空腔體11的內部底面，上永磁鐵15位于下永磁鐵16的上方，并與上永磁鐵16之間通過磁斥力產生間隙，間隙大小由永磁鐵之間的磁力和轉子13、支架14、上永磁鐵15的總重量共同決定(如果總重比較大的話，可以增加上下永磁鐵的直徑和寬度-內外徑之差，以保證上下永磁鐵之間有足夠相斥磁力)；支架14固定在上永磁鐵15上，而轉子13固定在支架14上；定子12固定在高溫真空腔體11外部與轉子13相對的位置。支架14帶有上下托盤，產品放置于下托盤上。

定子12、轉子13、支架14、上永磁鐵15和下永磁鐵16均為環狀。定子12為環狀帶磁極的電磁鐵，轉子13為環狀帶磁極的無繞組軟磁鐵，定子和轉子根據直徑不同分別組成四相結構或五相結構或五相以上結構，且轉子13的磁極數小于定子12的磁極數。如圖3和圖4所示。

如圖5所示，上永磁鐵15和下永磁鐵16的內徑和外徑分別相同；上永磁鐵15的上表面是平面，下面是梯形凸塊；下永磁鐵16的上面是與上永磁鐵15的梯形凸塊對應的梯形凹槽，下表面是平面；上永磁鐵15的上表面與下永磁鐵16的下表面磁極相同，上永磁體15的下梯形面與下永磁鐵16的上梯形面磁極相同且與上永磁鐵15的上表面磁極相反。上永磁鐵15和下永磁鐵16的材料為耐高溫300℃以上的稀土強磁鐵。

本發明中轉子的旋轉機理類似于開關磁阻電動機的原理，本例中定子12和轉子13組成四相(8/6)結構。對定子12其中一對繞組磁極進行通電，根據磁阻最小原理，轉子13上離定子12通電磁極最近的一對磁極就會受到磁引力的作用而轉向定子通電磁極，又由于上下永磁鐵間沒有磨擦力，因此這種轉動力足以使轉子轉動一個角度(此角度等于轉子兩個相鄰磁極之間的夾角與定子兩個磁極之間的夾角差，如：定子是四對磁極，則夾角是45度；轉子是三對磁極，夾角是60度；則夾角差是15度)，并最終到達和定子通電磁極相對的位置。如果連續對定子12上相鄰的另一對磁極進行通電，并且每次只有一組通電，轉子13就會不停的轉動，進而帶動石英支架和上永磁鐵轉動。這樣就可以實現產品在高溫真空環境下的旋轉運動。