專利名稱：一種高溫真空磁懸浮旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，尤其涉及一種在高溫和真空狀態(tài)下的磁懸浮旋轉(zhuǎn)機 構(gòu)。
背景技術(shù)：
目前，在很多產(chǎn)品的制作過程中，為保證產(chǎn)品的質(zhì)量，一般都是在無塵的環(huán)境下對 產(chǎn)品進行高溫真空加工。為了保證產(chǎn)品具有足夠好的均勻性，經(jīng)常要求在真空系統(tǒng)中加入 旋轉(zhuǎn)裝置?，F(xiàn)有的實現(xiàn)此功能的真空旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)電機4和密封圈5。其中連接軸3 —端與旋轉(zhuǎn)電機4相連，另一端通過 密封圈5伸入到真空腔體1內(nèi)部與承載托盤2連接，這樣當旋轉(zhuǎn)電機4旋轉(zhuǎn)時即可帶動承 載托盤2旋轉(zhuǎn)，進而帶動放置在旋轉(zhuǎn)托盤2上的產(chǎn)品進行旋轉(zhuǎn)。該旋轉(zhuǎn)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(zhì)(或鐵磁流體等材質(zhì))， 這些都很難使用在溫度高于300攝氏度的真空腔體中。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種高溫真空條件下的磁 懸浮旋轉(zhuǎn)機構(gòu)。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的該機構(gòu)包括高溫真空腔體、定子、轉(zhuǎn)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(nèi)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(chǎn)生間隙；支架固定在上永磁鐵上，而轉(zhuǎn)子固定在支架上；定子固定在高溫真空腔 體外部與轉(zhuǎn)子相對的位置。所述定子為環(huán)狀帶磁極的電磁鐵，轉(zhuǎn)子為環(huán)狀帶磁極的無繞組 軟磁鐵，定子和轉(zhuǎn)子根據(jù)直徑不同分別組成四相結(jié)構(gòu)或五相結(jié)構(gòu)或五相以上結(jié)構(gòu)，且轉(zhuǎn)子 的磁極數(shù)小于定子的磁極數(shù)。所述支架、上永磁鐵和下永磁鐵均為環(huán)狀。所述支架帶有上下托盤，產(chǎn)品放置于下托盤上。所述上永磁鐵和下永磁鐵的內(nèi)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(yīng)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°C以上的稀土強磁鐵。所述支架的材料為石英。本發(fā)明的有益效果為該旋轉(zhuǎn)機構(gòu)是非接觸式旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，動力不用通過實體旋轉(zhuǎn) 軸傳導到高溫真空系統(tǒng)中的加工用的托盤上，避免了傳統(tǒng)真空系統(tǒng)中密封圈的磨損老化問 題以及無法應(yīng)用在高溫真空系統(tǒng)中的問題，從而提供了一種全新的高溫真空旋轉(zhuǎn)裝置。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)的真空旋轉(zhuǎn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明高溫真空磁懸浮旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為定子的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為上下永磁鐵結(jié)構(gòu)示意圖。圖中標號11-高溫真空腔體；12-定子；13-轉(zhuǎn)子；14-支架；15-上永磁鐵；16-下永磁鐵。
具體實施例方式本發(fā)明應(yīng)用磁懸浮技術(shù)，提供了一種無實體旋轉(zhuǎn)軸的高溫真空磁懸浮旋轉(zhuǎn)機構(gòu)， 下面通過具體實施方式
并結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。如圖2所示，本機構(gòu)包括高溫真空腔體11、定子12、轉(zhuǎn)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(nèi)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(chǎn)生間隙，間隙大小由永磁鐵 之間的磁力和轉(zhuǎn)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(nèi)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(zhuǎn)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(zhuǎn)子13相對的位置。支架14帶有上下托盤，產(chǎn)品放置于下托盤上。定子12、轉(zhuǎn)子13、支架14、上永磁鐵15和下永磁鐵16均為環(huán)狀。定子12為環(huán)狀 帶磁極的電磁鐵，轉(zhuǎn)子13為環(huán)狀帶磁極的無繞組軟磁鐵，定子和轉(zhuǎn)子根據(jù)直徑不同分別組 成四相結(jié)構(gòu)或五相結(jié)構(gòu)或五相以上結(jié)構(gòu)，且轉(zhuǎn)子13的磁極數(shù)小于定子12的磁極數(shù)。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(nèi)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(yīng)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°C以上的稀土強磁鐵。本發(fā)明中轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)機理類似于開關(guān)磁阻電動機的原理，本例中定子12和轉(zhuǎn)子 13組成四相(8/6)結(jié)構(gòu)。對定子12其中一對繞組磁極進行通電，根據(jù)磁阻最小原理，轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)動力足以使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動一個角度(此角度等于轉(zhuǎn) 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(zhuǎn)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(xù)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(zhuǎn)子 13就會不停的轉(zhuǎn)動，進而帶動石英支架和上永磁鐵轉(zhuǎn)動。這樣就可以實現(xiàn)產(chǎn)品在高溫真空 環(huán)境下的旋轉(zhuǎn)運動。
權(quán)利要求
1.高溫真空磁懸浮旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，包括高溫真空腔體(11)、定子(12)、轉(zhuǎn)子(13)、支架(14)、上永磁鐵(15)和下永磁鐵(16)，其特征在于，所述下永磁鐵(16)固定在高溫真空腔體(11)的內(nèi)部底面，上永磁鐵(1 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(chǎn)生間隙；支架(14)固定在上永磁鐵(15)上，而轉(zhuǎn)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(zhuǎn) 子(13)相對的位置；所述定子(1 為環(huán)狀帶磁極的電磁鐵，轉(zhuǎn)子(1 為環(huán)狀帶磁極的無繞組軟磁鐵，定子 和轉(zhuǎn)子根據(jù)直徑不同分別組成四相結(jié)構(gòu)或五相結(jié)構(gòu)或五相以上結(jié)構(gòu)，且轉(zhuǎn)子(13)的磁極 數(shù)小于定子(12)的磁極數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫真空磁懸浮旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，其特征在于，所述支架(14)、上永 磁鐵(1 和下永磁鐵(16)均為環(huán)狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫真空磁懸浮旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，其特征在于，所述支架(14)帶有 上下托盤，產(chǎn)品放置于下托盤上。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高溫真空磁懸浮旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，其特征在于，所述上永磁鐵(15) 和下永磁鐵(16)的內(nèi)徑和外徑分別相同；所述上永磁鐵(1 的上表面是平面，下面是梯形 凸塊；所述下永磁鐵(16)的上面是與上永磁鐵(1 的梯形凸塊對應(yīng)的梯形凹槽，下表面是 平面；上永磁鐵(1 的上表面與下永磁鐵(16)的下表面磁極相同，上永磁體(1 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(1 的上表面磁極相反。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫真空磁懸浮旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，其特征在于，所述上永磁鐵(15) 和下永磁鐵(16)的材料為耐高溫300°C以上的稀土強磁鐵。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫真空磁懸浮旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，其特征在于，所述支架(14)的材 料為石英。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，尤其涉及一種在高溫和真空狀態(tài)下的磁懸浮旋轉(zhuǎn)機構(gòu)。其結(jié)構(gòu)為下永磁鐵固定在高溫真空腔體的內(nèi)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(chǎn)生間隙；支架固定在上永磁鐵上，而轉(zhuǎn)子固定在支架上；定子固定在高溫真空腔體外部與轉(zhuǎn)子相對的位置。其核心為應(yīng)用磁懸浮技術(shù)以及開關(guān)磁阻電動機的原理實現(xiàn)了在高溫真空環(huán)境下實現(xiàn)無磨擦非接觸旋轉(zhuǎn)，因而避免了傳統(tǒng)真空系統(tǒng)中密封圈的磨損老化問題以及無法耐高溫的問題，從而提供了一種全新的高溫真空旋轉(zhuǎn)裝置的解決方案。
文檔編號H02N15/00GK102075123SQ20111000532
公開日2011年5月25日 申請日期2011年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月12日
發(fā)明者嚴利人, 付軍, 劉志弘, 劉曉屏, 崔杰, 王玉東 申請人:清華大學