专利名称：一种用于加速器中法拉第筒的非接触驱动方法
技术领域：
本发明涉及加速器技术领域，特别涉及一种用于加速器中法拉第筒的非接触驱动 方法。
背景技术：
在加速器领域，束流所传输的路径一般在高真空中，根据不同的用途需要，在真空 系统中有不少运动的装置，如束流测量用的法拉第筒，限束用的光栏，用于观察束斑的石英 靶或荧光靶，物理实验的材料靶等等，驱动这些设备一般目前国际上通常有两种方法第一 种是动密封法，依靠压力将橡胶圈与滑杆密封，这种方法在滑杆移动时容易产生漏气，使真 空瞬间变坏。第二种是依靠焊接波纹管拉伸和压缩密封，这种方法是目前国际上最为通用 的一种方法，在部件移动过程中不会产生漏气，适用于高真空频繁动作的设备，缺点是部件 移动行程较短，且频繁动作极易造成波纹管金属疲劳产生漏气。目前HI-13串列加速器上所有法拉第筒、缝隙仪都是采用第二种方法。随着加速 器使用年限的增加，加速器上近百个法拉第筒的损坏率也在逐年的上升，特别是那些频繁 使用的如低能端法拉第筒、像点法拉第筒等，都是波纹管频繁使用造成了损坏漏气。更换 波纹管是一件很困难的工作，每次检修都要花费大量时间，影响加速器运行，而且需要检修 的设备经常是活化严重，检修人员要遭受很大的放射性剂量。而目前在真空设备中，为了保证真空环境与其外部环境的密封性，技术人员也有 采用非接触式磁耦合的驱动方式来解决。如中国实用新型专利说明书ZL200920011045. 3 中提出了一种磁结合直线旋转驱动器，该实用新型采用在外管内、外分别安装磁块来实现 之间的相互传动。中国实用新型专利说明书ZL02261867. 8和在2002年出版的《机械工程 师》杂志中“非接触式磁耦合联轴器”一文曾公开了一种非接触式磁性耦合联轴器，该装置 将磁铁镶嵌在主动轴输出端面上和从动轴输入端面上，靠磁铁之间的耦合实现运动。但是 目前公开的以上专利文献和文章都是采用磁铁N、S之间面与面之间耦合布置，如图2所示， 面面间耦合隔板两侧N、S极是相吸的，两面不能相对运动，而且在移动过程中与中间隔板 产生摩擦，因此这种布置方式不能快速的实现往复运动，而且面面耦合的方式很容易发生 脱耦的现象，无法在加速器中实现快速驱动法拉第筒的目的。
发明内容
本发明克服了现有技术中的不足，提供了一种定位精确、驱动速度快的用于加速 器中法拉第筒等快速往复运动装置的非接触驱动方法。为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的—种用于加速器中法拉第筒的非接触驱动方法，包括非磁性金属管与真空系统的 外壳做成整体结构，磁柱镶嵌在磁柱体的上端，法拉第筒连接在磁柱体上，关键在于，将磁 柱放在与真空系统相通的非磁性金属管内，磁柱在金属管内可以平滑移动，金属管外套有 磁环，磁环极性方向与磁柱相反，磁柱与磁环磁芯耦合。
其中所述的磁环和磁柱采用永久磁铁。所述的非磁性金属管的材料为不锈钢或铜 或铝。与现有技术相比，本发明的有益效果是该方法中磁柱外套有强磁环，这样真空中 的磁柱就会稳定停留在磁环的正中间位置，达到磁力的平衡，同时在磁环做上下运动时，金 属管内的磁柱也随着运动，而且磁柱不会与金属管产生摩擦，在往复运动过程中外部的磁 环可以快速的带动磁柱上下运动，快速运动的同时很好的防止了脱耦现象。
图1原理示意2面与面耦合布置示意3磁芯耦合立体结构示意4法拉第筒在上端时的状态示意5法拉第筒到下端时的状态示意图1金属管、2磁环、3磁柱、4外壳、5气缸、6气缸轴、7支承架、8连接组件、9磁柱体、 10法拉第筒
具体实施例方式下面结合附图与具体实施方式
对本发明作进一步详细描述如图1、图3、图5所示，非磁性金属管1与真空系统的外壳4做成整体的结构，其 中非磁性金属管1采用不锈钢或铜或铝等材料制成。气缸5固定在支承架7上，气缸轴6 与连接组件8连接，带动连接组件8上下运动，磁环2镶嵌在连接组件8上。磁柱3镶嵌在 磁柱体9的上端，磁柱体9的下端与法拉第筒10连接。本实施例采用强磁柱3与磁柱体9 连接，将磁柱3和磁柱体9放在与真空系统相通的非磁性金属管1内，磁柱3和磁柱体9在 金属管1内可以平滑移动，金属管1外套有强磁环2，其极性方向与磁柱3相反，使磁环2与 磁柱3发生磁芯耦合，使磁柱3上下磁力达到磁力平衡，这样真空中的磁柱3就会稳定停留 在磁环2的正中间位置，而不与金属管1发生任何摩擦，这样能够达到快速的同步运动。其 中磁柱体9与法拉第筒10通过机械方法连接，通过控制真空系统外磁环2的运动，通过磁 芯耦合进而带动真空内磁柱3同步往复运动。本实施例采用气缸5的气缸轴6带动连接组 件8上下运动，带动磁环2上、下运动，通过磁芯耦合进而带动真空内的磁柱3上、下运动， 实现控制真空内法拉第筒10的运动。本方法的工作原理如下如图5所示，当气缸5进气口关闭，出气口充气时，气缸轴6快速伸长，并带动连接 组件8共同向下运动，到达气缸5最大行程时停止，与此同时与磁环2相互耦合的磁柱3共 同向下运动，带动磁柱体9向下运动，也带动与其相连的法拉第筒10共同向下运动，从而实 现法拉第筒10在真空中的位移。同理，当气缸5的进气口打开，出气口关闭时，气缸轴6快 速收回。带动法拉第筒10向上运动，如图4所示，实现真空中的法拉第筒10的一次往复运 动。本发明通过磁环2与磁柱3磁芯耦合，驱动真空中法拉第筒10的精确定位，使真 空外驱动真空内运动部件，无需传动的动密封和波纹管元件，减少了检修次数，进而减少了检修人员要承受一定的剂量，同时免除了更换波纹管，降低了成本，其中该方法中磁环2、磁 柱3都是采用的永久磁铁。 显然，上述的实施例是为了更好的解释本发明，而不是对本发明权利要求保护范 围的限制，如果本领域的技术人员按照本发明的构思，将本发明的构思应用到其他快速往 复运动的装置上也属于本发明请求保护的范围。
权利要求
一种用于加速器中法拉第筒的非接触驱动方法，包括非磁性金属管(1)与真空系统的外壳(4)做成整体结构，磁柱(3)镶嵌在磁柱体(9)的上端，法拉第筒(10)连接在磁柱体(9)上，其特征在于，将磁柱(3)放在与真空系统相通的非磁性金属管(1)内，磁柱(3)在金属管(1)内可以平滑移动，金属管(1)外套有磁环(2)，磁环(2)极性方向与磁柱(3)相反，磁柱(3)与磁环(2)磁芯耦合。
2.根据权利要求1所述的一种用于加速器中法拉第筒的非接触驱动方法，其特征在 于，所述的磁环(2)和磁柱(3)为永久磁铁。
3.根据权利要求1所述的一种用于加速器中法拉第筒的非接触驱动方法，所述的非磁 性金属管(1)的材料为不锈钢或铜或铝。
全文摘要
本发明公开了一种用于加速器中法拉第筒的非接触驱动方法，包括非磁性金属管(1)与真空系统的外壳(4)做成整体结构，磁柱(3)镶嵌在磁柱体(9)的上端，法拉第筒(10)连接在磁柱体(9)上，将磁柱(3)放在与真空系统相通的非磁性金属管(1)内，磁柱(3)在金属管(1)内可以平滑移动，金属管(1)外套有磁环(2)，磁环(2)极性方向与磁柱(3)相反，磁柱(3)与磁环(2)磁芯耦合。该发明提供了一种定位精确、驱动速度快的用于加速器中法拉第筒等快速往复运动装置的非接触驱动方法。
文档编号H02N11/00GK101964617SQ20101025227
公开日2011年2月2日 申请日期2010年8月13日 优先权日2010年8月13日
发明者杨丙凡, 苏胜勇 申请人:中国原子能科学研究院