電機(jī)在真空環(huán)境中的使用

時(shí)間：2013-06-11作者：蘇州鈞信自動(dòng)控制有限公司瀏覽：831

電機(jī)在真空環(huán)境中的使用

現(xiàn)代工廠，例如LED或OLED的生產(chǎn)中會(huì)越來越多涉及到真空環(huán)境；自上世紀(jì)90年代起在晶圓生產(chǎn)過程中廠家設(shè)法避免微小灰塵的進(jìn)入。當(dāng)今的生產(chǎn)過程 如噴鍍（將固體材料物質(zhì)以粒子的形式在另一物體表面形成一層很薄、精確的涂層）會(huì)摻雜空氣中其他物質(zhì)。

 

    為什么不可以將電機(jī)直接工作在真空罐中？這樣會(huì)比較簡單。普通的電機(jī)由于散發(fā)微小粒子和分子沉淀會(huì)污染真空罐。其中的**物比如潤滑脂，粘合劑，絕緣層和其他物質(zhì)會(huì)有氣體產(chǎn)生，而將普通電機(jī)用在真空環(huán)境中會(huì)帶來污染真空罐或其他精密儀器的風(fēng)險(xiǎn)。真空環(huán)境中，普通電機(jī)所散發(fā)氣體量，取決于電機(jī)自身等級(jí)和工作環(huán)境溫度，或許普通的電機(jī)可以偶爾能工作在低真空環(huán)境中，但是在高真空和**高真空環(huán)境中是**無法使用的。

    來自Phytron-Elektronik GmbH公司的市場和產(chǎn)品戰(zhàn)略總監(jiān)AlexanderHarzold 說“一個(gè)外科醫(yī)生永遠(yuǎn)不會(huì)用帶有灰塵的雙手實(shí)施手術(shù)。同樣，為了滿足真空應(yīng)用，一個(gè)工程師會(huì)考慮選擇合適的材料和適當(dāng)?shù)目刂品椒?。并不是所有的電機(jī)都可以在真空中正常工作，并不是所有的電機(jī)都適合真空使用”

     由于無法直接用在真空罐中，因此普通電機(jī)通常被安裝在真空罐外部，此時(shí)放置在真空罐內(nèi)部的機(jī)械裝置通過導(dǎo)孔（真空罐壁于外部連接部分）被外部電機(jī)所驅(qū)動(dòng)。雖然這種方式看起來可以節(jié)省真空罐內(nèi)部的空間，但是如果想通過外部的電機(jī)實(shí)現(xiàn)真空罐內(nèi)部多維機(jī)械運(yùn)動(dòng)控制，這樣做法顯然會(huì)受到很大制約，即使可以實(shí)現(xiàn)，采用這種方式的成本也會(huì)很高，真空罐內(nèi)部空間會(huì)被大量復(fù)雜的、額外的機(jī)械部件所占用。

      另一個(gè)方面，使用普通電機(jī)通過導(dǎo)孔與真空罐內(nèi)部連接并不代表沒有風(fēng)險(xiǎn)，導(dǎo)孔的密封本身就一個(gè)隱患，較糟糕的情況可能會(huì)是由于內(nèi)外壓強(qiáng)差真空失去控制，導(dǎo)致真空罐內(nèi)真空受到污染，影響整批產(chǎn)品生產(chǎn)。在這種情況下，一能做的只能更換泄露部件，罐內(nèi)需要重新抽真空，根據(jù)不同的真空罐尺寸和真空度等級(jí)，重修時(shí)間可能需要幾個(gè)小時(shí)甚至是需要幾天的時(shí)間，如此一來會(huì)造成相當(dāng)大的生產(chǎn)損失和大量的電能浪費(fèi)。

 

            實(shí)現(xiàn)多軸機(jī)械控制很容易！?。?/span>

“為了在真空中分析固體樣品的質(zhì)譜，它們不得不使用激光一個(gè)接一個(gè)得吸附樣品，為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，需要二維的精密定位平臺(tái)。動(dòng)密封？是否能阻止真空？或者在電機(jī)上加一個(gè)軸密封？工程師不得不思索尋找阿喀琉斯之踵（原指阿喀琉斯的腳跟，因是其一一個(gè)沒有浸泡到神水的地方，是他一的弱點(diǎn)。后來在特洛伊戰(zhàn)爭中被人射中致命，現(xiàn)在一般是指致命的弱點(diǎn)，要害）持久的解決方案”Dr.Jens Hohadorf(Bruker DaltonicsGmbH 研發(fā)部主管 解釋說。乍一看 使用橡膠密封的導(dǎo)孔是一種很成本很低的方法，但是從可靠性和耐久性方面而言，這種方式無法獲取詳細(xì)的分析數(shù)據(jù)。這就是為什么在馬克斯·普朗克地外物理研究所許多大型真空設(shè)置中用到很多真空電機(jī)。盡管他們并不從事生產(chǎn)活動(dòng)，但是緊湊的研究日程安排，確保在實(shí)驗(yàn)過程中防止故障發(fā)生是很有必要的。使用真空電機(jī)，即使復(fù)雜的多軸機(jī)械裝置也很容易實(shí)現(xiàn)，例如使用電子顯微鏡通過X，Y，Z三維調(diào)節(jié)檢測真空環(huán)境中的樣本，就是一個(gè)很好的例子。

     Dr.Jens Hohadorf還提到，復(fù)雜的傳輸部分例如磁性聯(lián)軸器或者波紋管不僅需要更多的空間，他們還需要額外的更多的能量，傳輸在真空中，而這種做法通常成本是非常昂貴的。Dr.Jens Hohadorf 說“真空電機(jī)直接安裝在那些需要力矩的機(jī)械部位是一種結(jié)構(gòu)較緊湊、簡單和可靠的解決方案，Phytron真空電機(jī)的使用給我們工作代來很多便利”

直接將電機(jī)用在真空環(huán)境中會(huì)代來很多好處，但是對(duì)電機(jī)也有特殊要求：電機(jī)要能夠承受真空中的高溫，確保電機(jī)結(jié)構(gòu)不發(fā)生變化，還有保證自身的精度。因此真空電機(jī)的外殼一般都采用不銹鋼材料，確保定位準(zhǔn)確，運(yùn)動(dòng)過程中不產(chǎn)生任何氣體，這樣結(jié)構(gòu)的電機(jī)也可以工作在一些較端環(huán)境中。此外為了確保電機(jī)使用壽命長，無氣體產(chǎn)生，高質(zhì)量的線圈絕緣材料和特種潤滑劑也是必需的。根據(jù)不同真空度和工作周期，各個(gè)部分的優(yōu)化組合也是很重要。

          問題——真空中的溫度處理

    需要特別關(guān)注的是真空中的溫度處理，由于真空中沒有空氣對(duì)流，熱量只能靠熱輻射和材料的熱傳導(dǎo)來消除。因此為了避免電機(jī)過熱，要根據(jù)實(shí)際使用的工作周期，選型中要帶有一定的安全余量。此外，還可以選擇集成在電機(jī)線圈中的溫度傳感器直接測出電機(jī)的溫度，通過控制電機(jī)的電流降低電機(jī)的問題，對(duì)熱量的有效控制可以延長電機(jī)的使用壽命。

 

在真空中使用真空電機(jī)較大的好處是減少真空泄露的風(fēng)險(xiǎn)。過程的穩(wěn)定性和可靠性是較重要的，特別是在工業(yè)生產(chǎn)過程中。電機(jī)，根據(jù)不同使用強(qiáng)度，使用一段時(shí)間后可能需要考慮更換軸承，而高質(zhì)量的真空電機(jī)在適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)和保養(yǎng)下，可以長時(shí)間使用。

在真空罐外部控制控制內(nèi)部的真空電機(jī)，必要的時(shí)候可以增加溫度傳感器實(shí)時(shí)檢測罐內(nèi)電機(jī)的溫度。對(duì)于一些特殊的比較大的系統(tǒng)，必須保證真空電機(jī)可以完全與外部的可編程控制器很好地融合在一起。從上世紀(jì)80年代，the Max Planck Institute 馬克斯普朗克研究所  開始使用IXE（Phytron早期產(chǎn)品）產(chǎn)品，該產(chǎn)品集成了可編程控制功能和大功率驅(qū)動(dòng)部分。而如今，馬克斯普朗克研究所在使用Phytron新一代產(chǎn)品-柔性控制模塊phyMOTION（ ）新的控制器功能較加豐富，可以選配不同功率的驅(qū)動(dòng)模塊2軸4軸8軸、AD輸入輸出模塊、編碼器反饋和溫度檢測模塊。支持Ethernet、Profibus、Profinet、RS232/485、USB和藍(lán)牙通信?？梢允褂米陨淼能浖幊探缑妫部梢酝ㄟ^LabView或者是選配的觸控式電腦屏幕控制。 

 真空電機(jī)的價(jià)格，取決于電機(jī)的尺寸、真空等級(jí)和可選的減速機(jī)或Resolver

本文作者：Phytron中國代表處

高先生

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