专利名称：一种磁感应式磁力传动器的制作方法
技术领域：
本发明属于工业用机器人技术领域，涉及一种磁感应式磁力传动器，主要是指在 集成电路(Integrated Circuit, IC)制造产业中，在真空环境中起硅片传输与定位作用的 硅片传输机器人用的一种可以应用于高温环境的磁感应式磁力传动器。
背景技术：
集成电路是电子信息产业的核心，是推动国民经济和社会信息化发展最主要的高
新技术之一。随着IC制造产业的快速发展，机器人技术已经被引入IC制造过程。IC制造
业的特点是超精密化、超洁净环境和细微化，有些工艺还是在真空环境下进行的。机器人作
为IC生产线的高精度、高速度和高洁净的自动化传输设备，直接体现出整机系统的自动化
程度和可靠性。因此用于这样环境的真空机器人已成为IC制造装备中的关键设备。 在真空环境下工作的机器人其关键技术需要实现动力从大气环境到真空环境传
递。磁力传动技术作为一种可以实现不同介质之间非接触式动力传递的方法非常适用于此
种场合。但由于在超高真空环境中，超高真空度的获得需要对真空空间采取高温烘烤，目前
的永磁式磁力传动器会因为高温烘烤过程使得真空内磁极产生退磁现象，而且不可恢复，
导致动力无法传递，磁力传动器作用失效。因此，在采取磁力传动方法实现真空机器人的动
力传递过程中，必须要研究一种能够适应在高温真空环境下工作的磁力传动器。 由于软磁材料在接近磁场时会被磁场磁化，从而和原磁场之间产生耦合磁力作
用，而且在高温烘烤的过程中不会产生退磁现象。因此，利用软磁材料和永磁材料之间磁感
应产生磁场从而实现磁力作用的磁感应式传动方法可以作为一种有效的在高温环境下工
作的磁力传动手段。 在现有的技术中，大部分磁力传动技术都是围绕永磁式磁力传动方法展开，磁感 应式磁力传动方法研究的内容很少，而且为数不多的几项磁力传动方面的发明专利和实用 新型专利，几乎都是应用在泵和搅拌釜上的，没有应用于真空机器人上的感应式磁力传动 设备。 中国专利永磁感应磁力传动装置，专利授权号ZL200420025250. 2，是利用外磁 场运动时在感应体上产生电涡流从而产生磁场进行耦合，利用上述方法产生磁力作用达到 动力传递的目的，解决了永磁体高温退磁的问题，适用于高温环境。但是，一方面此种方法 需要运动的磁场，导致磁力传动器的启动性能较差，从而导致产品不适用于低速传动场合； 另一方面由于需要利用电涡流感应原理，会导致产品工作时产生大量的热损失，从而降低 了磁力传动的效率，使得产品亦不适用于高频高速的场合。本发明与上述发明相比，一方面 由于本发明的磁力产生是靠静态的永磁体磁场感应软磁材料齿型结构原理，可以在静态时 就获得感应磁场从而获得磁力的相互作用，使得本发明的启动性能优良，在低速传动时从 动转子的滞后很小，而且自身负载能力强；同时由于不需要电涡流感应，加上非金属隔离套 的使用，使得本发明在传动时无电涡流的热损失，传动效率大大提高。由上述可见，本发明 专利磁感应式磁力传动器的传动原理和结构与上述文献中提到的方法和装置是明显不同的。
发明内容
本发明提出了一种径向型圆筒式磁感应式磁力传动器，应用于真空机器人，能够
实现同步传动，无电涡流热损失，而且在传动同时起到一定密封作用。 为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下 —种磁感应式磁力传动器，主要由实现转矩输入的动力输入部分、实现转矩输出 的动力输出部分、壳体和磁路部分四个部分组成。四部分相对独立，动力输入轴和动力输出 轴无须准确对心；其中动力输入部分主要负责外转矩的输入；动力输出部分主要负责实 现通过内转子磁耦合得到的转矩向外的输出；壳体主要负责对整个磁力传动装置进行定位 和支撑；磁路部分主要负责实现转矩在内外转子之间的传递。 动力输入部分主要包括输入轴和外转子，两者通过A型楔键相连接，外转子和外 壳体通过两个深沟球轴承来进行相互定位。 动力输出部分主要包括输出轴和内转子，两者通过A型楔键与内转子相连接。
壳体由外壳体、前端盖板、密封罩和后端盖板四部分组成。其中，密封罩通过螺钉 与外壳体相连接，密封罩通过螺钉与后端盖板相连接，密封罩通过输出轴上的两个深沟球 轴承与内转子进行相互定位；外壳体通过固定在外转子上的深沟球轴承进行定位，外壳体 通过螺钉与前端盖板相连接；密封罩可以采用非金属材料制成。 磁路部分，主要包括外转子、永磁体、密封罩和内转子组成，还包括永磁体的磁极
配置方式。每个永磁体是一个长方体块状单元，通过外转子的径向凹槽以及自身的磁性吸
附在外转子之上，永磁体的充磁方向为径向充磁，相邻的两个磁极之间极性相反，而且为偶
数紧密排列，平均分布于外转子上，通过此方法实现完整闭合的磁感应回路。内转子为软磁
材料，齿型一体式结构，齿数与外转子上的永磁体数目相同，且为沿圆周向平均分布，通过A
型楔键与输出轴实现径向固定同时利用轴肩和两个深沟球轴承与输出轴实现轴向固定。密
封罩安装在内转子与外转子之间，可以采用非金属材料制成，能够起到承压作用。 工作时，驱动电机通过减速装置带动输入轴进行旋转，从而带动磁路部分的外转
子进行旋转，与此同时，内转子通过自身的软磁齿型一体式结构与外转子上的永磁体进行
感应实现耦合旋转并通过输出轴将动力输出。 本发明的有益效果本发明所述的一种磁感应式磁力传动器由四大部分组成，结构 紧凑，提高了永磁体的利用率。内转子软磁齿型一体式结构的提出，解决了高温条件下因永 磁体退磁而导致磁力传动器失效的难题，同时也提高了输出的负载能力。应用非金属密封 罩避免了电涡流的产生，使得传动过程中无热能损失，大大提高了产品的传动效率。本发明 本体加工完成后实验测试数据表明，环境工作温度可达600摄氏度，同样也适用于常温环 境。因此本发明在国内首先提出了一种应用于真空机器人的磁感应式磁力传动装置，对于 IC产业的发展具有重要意义。
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明的A-A剖视图。
图3是本发明的径向磁路示意图。 图中1动力输入部分；11动力输出部分；III壳体；IV磁路部分； 1外转子；2输入轴；3外壳体；4内转子；5输出轴；6密封罩； 7后端盖板；8前端盖板；9永磁体。
具体实施例方式
下面结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施例。
实施例1 如图1、图2和图3所示，本发明一种磁感应式磁力传动器包括动力输入部分1、动力输出部分n、壳体部分III和磁路部分IV。主动电机通过减速装置和A型楔键带动输入轴2转动，输入轴2通过A型楔键带动外转子1转动，装配在外转子1上的永磁体9部分随之转动，进而通过磁路部分的磁感应耦合带动内转子4进行转动，内转子4通过A型楔键与输出轴5固定连接，最终内转子4的转动通过输出轴5完成转矩向真空环境的输出。在这整个过程中，密封罩6、后端盖板7、前端盖板8、外壳体3起固定支撑整个装置的作用。
权利要求
一种磁感应式磁力传动器，其特征在于该磁力传动器包括实现转矩输入的动力输入部分、实现转矩输出的动力输出部分、壳体和磁路部分四部分，四部分相对独立，动力输入轴和动力输出轴无须准确对心；动力输入部分(I)包括外转子(1)和输入轴(2)；其中，外转子(1)和输入轴(2)通过A型楔键相连接，外转子(1)和外壳体(3)通过两个深沟球轴承来进行相互定位；动力输出部分(II)包括内转子(4)和输出轴(5)；内转子(4)和输出轴(5)通过A型楔键相连接；壳体(III)包括密封罩(6)、外壳体(3)、后端盖板(7)和前端盖板(8)；其中，密封罩(6)通过螺钉与外壳体(3)相连接，密封罩(6)通过螺钉与后端盖板(7)相连接，密封罩(6)通过输出轴(5)上的两个深沟球轴承与内转子进行相互定位；外壳体(3)通过固定在外转子(1)上的深沟球轴承进行定位，外壳体(3)通过螺钉与前端盖板(8)相连接；磁路部分(IV)，主要包括外转子(1)、永磁体(9)、密封罩(6)和内转子(4)组成，还包括永磁体(9)的磁极配置方式。每个永磁体(9)是一个长方体块状单元，通过外转子(1)的径向凹槽以及自身的磁性吸附在外转子之上，永磁体(9)的充磁方向为径向充磁，相邻的两个磁极之间极性相反，而且为偶数紧密排列，平均分布于外转子(1)上；内转子(4)为软磁材料，齿型一体式结构，齿数与外转子(1)上的永磁体(9)数目相同，且为沿圆周向平均分布，通过A型楔键与输出轴(5)实现径向固定，同时利用轴肩和两个深沟球轴承与输出轴(5)实现轴向固定；在内转子(4)和外转子(1)之间安装有起到隔尘密封作用的密封罩(6)。
2. 根据权利要求1所述一种磁感应式磁力传动器，其特征在于磁路部分(IV)采取的 是永磁体(9)为长方体块状，内转子(4)为齿型一体式结构，由软磁材料制造，永磁体(9) 和内转子(4)组成的磁感应式完整闭合回路。
3. 根据权利要求1所述一种磁感应式磁力传动器，其特征在于密封罩(6)采用非金 属材料。
全文摘要
本发明属于工业用机器人技术领域，涉及一种真空机器人用磁感应式磁力传动器。其特征是包括动力输入部分、动力输出部分、壳体和磁路部分，可实现转矩的径向外传内运动，同时可通过密封罩起到密封承压的作用。其中外磁极永磁体采用稀土永磁体钕铁硼，形状为块状长方体。内磁极采用软磁材料工业纯铁，形状为齿型一体式结构，适应高温工作环境。内外轴在加工装配完成后实现完整封闭的磁感应回路，实现同步磁力作用，在启动时内外转轴旋转同步性能优良，同时可以起到过载保护的作用。本发明的磁力传动器结构紧凑、磁场分布紧密，体积小、运行平稳、拆装方便、自身转动惯量小、除适用于高温环境外，同样也适用于常温环境，可应用于真空机器人上。
文档编号B25J19/00GK101698304SQ20091030793
公开日2010年4月28日 申请日期2009年9月29日 优先权日2009年9月29日
发明者丛明, 刘侃, 杜宇 申请人:大连理工大学