專利名稱：一種集成旋轉變壓器的靜態(tài)真空軸系裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種真空機器人領域的裝置，具體涉及一種集成旋轉變壓器的靜態(tài)真空軸系裝置。
背景技術：
隨著大規(guī)模集成電路產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，其主流技術正由0 300mm、65nm向0450mm、32nm過渡，而實踐證明，0.35 μ m及其以下尺寸的許多前端工藝，如離子注入、刻蝕、鍍膜、沉積、濺射等都必須在超高潔凈度的真空環(huán)境下進行。為了提高潔凈度和生產(chǎn)效率，降低成本，集束型設備已成為半導體前端設備的發(fā)展主流。真空機器人是集束型設備中晶圓在各反應工藝腔室之間傳輸?shù)暮诵牟考捎谡婵諜C器人需要在真空環(huán)境下運作，而大氣環(huán)境與真空環(huán)境之間的密封隔離與動力傳遞正是制約真空機器人性能提高的技術瓶頸。由于電機軸系及其位移測量裝置是真空機器人的核心部件，因此處理好電機與位置檢測部件的真空隔離問題成為設計真空機器人軸系的關鍵技術。大氣機器人與真空機器人最核心的區(qū)別是它們的動力傳遞方式不同。大氣機器人可以把電機直接安裝在關節(jié)位置來驅動手臂；而真空機器人的手臂必須在高真空高潔凈環(huán)境下工作，如果仍將電機直接連接手臂，電機定子電樞表面的塑料絕緣材料在真空環(huán)境下釋放的微粒與氣體將破壞高潔凈度高真空環(huán)境，此外直接驅動電機的銅損(熱功)較大，在真空環(huán)境中很難散熱，所以必須把電機定子置于大氣環(huán)境中。因此如何將電機提供的動力從大氣環(huán)境傳遞給真空環(huán)境中的機械手臂成為了真空機器人研發(fā)的技術瓶頸。常用的真空機械手軸系一般通過磁性聯(lián)軸器實現(xiàn)靜態(tài)密封，但是存在以下缺點:軸承在真空環(huán)境下，需要采用特殊潤滑方式以減少顆粒產(chǎn)生對真空環(huán)境的污染；永磁體及粘結膠在真空環(huán)境下，會帶來一定的氣體泄露；電機定子與轉子、磁性聯(lián)軸器主動轉子與隨動轉子之間都存在間隙，給系統(tǒng)的控制增加了復雜性，同時降低了系統(tǒng)的剛性。在軸系系統(tǒng)中往往還需要位置檢測部件，通過它能夠實時地檢測出電機轉子的位置、轉速，以實現(xiàn)對電機的轉速、轉矩及其位置的高精度控制，以獲取良好的性能。由于旋轉變壓器是一種電磁式傳感器，本質上是一種測量角度用的小型交流電動機，用來測量旋轉物體的轉軸角位移和角速度，其內部沒有任何電子元件，僅僅由定子和轉子組成，結構簡單。因此隨著對電機自動化控制的要求日益增加，用于轉動軸系的電機附帶旋轉變壓器成為常見的配置。但是由于對用于真空機器人軸系上的電機在重量和空間上較大，現(xiàn)在的結構在布置旋轉變壓器時，電機軸承與旋轉變壓器的轉子在空間上會有干涉從而導致布置困難，同時由于空間限制，旋轉變壓器與其它零部件的距離狹小，給設計、制造、維修都會帶來較大困難，同時無法解決電機與位移測量裝置之間的真空隔離問題，因此在真空軸系中很少采用旋轉變壓器作為軸系的位移測量裝置
發(fā)明內容
本發(fā)明的主要目的是為了克服上述已有技術的不足之處，提供一種集成旋轉變壓器的真空靜態(tài)軸系裝置，使其結構緊湊，體積減少，安裝靈活方便，節(jié)省開發(fā)周期；同時使電機軸與負載的剛性耦合，從而實現(xiàn)所謂的“零傳動”方式，運轉平穩(wěn)，噪聲小；位置檢測部件與電機的無縫集成，可實現(xiàn)軸系的“零泄漏”密封傳動，可用于化工空冶煉、制藥設備中的真空、液體、有害氣體、有害液體及超凈化環(huán)境中，尤其適用高真空環(huán)境下真空機器人的動力傳動。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種集成旋轉變壓器的靜態(tài)真空軸系裝置，包括:驅動部件、真空密封罩、位置檢測部件、軸系基座、真空隔離套、第二 O型密封圈、第一 O型密封圈、第一滾動軸承、第二滾動軸承、軸承隔環(huán)、傳動軸、軸系法蘭、游動滾動軸承、軸承壓蓋、軸承壓蓋、第三O型密封圈；所述驅動部件包括同軸安裝的電機定子、旋轉變壓器定子、電機與旋轉變壓器一體化轉子、轉子法蘭盤、定子固定壓塊，其中:電機與旋轉變壓器一體化轉子與轉子法蘭盤通過螺釘相連，電機定子與旋轉變壓器定子通過定子固定壓塊固定在軸系基座內側，并同軸系基座緊密配合；所述真空密封罩包括密封罩上法蘭、密封罩、密封罩下法蘭，其中:密封罩下法蘭通過螺釘固定在軸系基座上端面，在軸系基座上開有第二環(huán)形凹槽，在第二環(huán)形凹槽中填有第二 O型密封圈；密封罩上法蘭通過螺釘固定在傳動軸的軸系法蘭上，在密封罩上法蘭上開有第三環(huán)形凹槽，在第三環(huán)形凹槽中填有第三O型密封圈，真空密封罩能夠自由地上下收縮，配合控制上下方向運動的驅動機構，能夠帶動整個軸系基座沿上下方向運動；傳動軸的下端面與轉子法蘭盤通過螺釘固定在一起，傳動軸的上端面一直延伸到外部與真空環(huán)境相通，傳動軸的上端面開有安裝游動滾動軸承的凹槽，游動滾動軸承通過軸承壓蓋固定在傳動軸的上端面；傳動軸的上端面固定有軸系法蘭，轉子法蘭盤與軸系基座之間裝配有第一滾動軸承和第二滾動軸承，第一滾動軸承和第二滾動軸承之間添加有軸承隔環(huán)，軸承壓蓋將第二滾動軸承壓緊在軸系基座上，所述的真空隔離套的內部是臺階式的空心蓋狀物，真空隔離套的一端打有螺紋孔，固定在軸系基座上，在軸系基座上開有第一環(huán)形凹槽，在第一環(huán)形凹槽中填有第一 O型密封圈，電機定子和旋轉變壓器定子均與電機與旋轉變壓器一體化轉子之間形成間隙，真空隔離套從所述間隙穿過將電機與旋轉變壓器一體化轉子隔離于電機定子和旋轉變壓器定子。優(yōu)選地，電機定子與旋轉變壓器定子的兩側中間均為凸臺式結構。優(yōu)選地，電機定子和電機與旋轉變壓器一體化轉子之間的間隙、以及旋轉變壓器定子和電機與旋轉變壓器一體化轉子之間的間隙，均為1.5mm 2.5_。優(yōu)選地，電機定子和電機與旋轉變壓器一體化轉子之間的間隙、以及旋轉變壓器定子和電機與旋轉變壓器一體化轉子之間的間隙，均為2mm。優(yōu)選地，所述電機與旋轉變壓器一體化轉子采用中空結構的設計，該中空結構用于使配線能夠從軸系的中間穿過。優(yōu)選地，所述電機與旋轉變壓器一體化轉子的磁鐵外圍包有非磁性的保護管。優(yōu)選地，所述電機與旋轉變壓器一體化轉子同時使用膠粘和定位法蘭兩種方法來固定磁體的位置。優(yōu)選地，所述電機與旋轉變壓器一體化轉子、電機定子、以及旋轉變壓器定子的所有磁體表面可鍍鎳或鍍鋅。優(yōu)選地，所述真空隔離套采用非導磁的材料。優(yōu)選地，旋轉變壓器的原、副繞組均分布在旋轉變壓器定子側。更為具體地，本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的，本發(fā)明包括:驅動部件、位置檢測部件、軸系基座、真空隔離套、真空密封罩、法蘭盤、傳動軸。驅動部件與位置檢測部件通過一種軸系靜態(tài)真空隔離方法實現(xiàn)一體化的裝配，統(tǒng)一安裝在軸系基座內部；真空隔離套從驅動部件與位置檢測部件中間的間隙穿過，從而實現(xiàn)動力從大氣環(huán)境到真空環(huán)境的傳遞，同時隔離了大氣環(huán)境和真空環(huán)境；法蘭盤的下端面通過螺紋孔分別與真空隔離套和軸系基座相連，法蘭盤的上端面與傳動軸下端相連，從而實現(xiàn)驅動部件帶動軸系傳動軸同軸旋轉的動力傳遞；真空密封套的下端與軸系基座通過法蘭盤相連，真空密封套的上端與傳動軸上端通過法蘭盤相連；從而可實現(xiàn)多軸零泄漏的軸系真空隔離，從而保證真空機器人的整個軸系能夠以靜態(tài)傳動的形式運行于真空環(huán)境中。所有這些部件均同軸裝配。所述的驅動部件是一種具有磁力直接驅動技術的永磁同步電機，該電機由外磁定子和內磁轉子組成，定轉子之間沒有任何接觸。外磁定子由旋轉電磁場線圈組成，作為軸系的驅動部件，該線圈通電后，產(chǎn)生旋轉磁場驅動被隔離密封套封閉在真空容器中的內磁轉子旋轉。內磁轉子和真空機器人的手臂驅動軸直接相連，中間無需任何減速機構如齒輪、皮帶輪等便能達到帶動負載進行運動的目的。外磁定子和內磁轉子之間留有一定的空隙，方便進行真空隔離套的安裝從而實現(xiàn)真空隔離。電機的定子和轉子分別工作在大氣和真空環(huán)境下，這種方式的優(yōu)點是能夠得到高的真空度，設計相對較簡單，并且所有的電機接線端均在大氣環(huán)境下。所述的位置檢測部件是一種正余弦磁阻式的旋轉變壓器，能夠實時檢測電機轉子位置與轉速；該旋轉變壓器由外磁定子和內磁轉子組成，定轉子之間沒有任何接觸，與永磁同步電機結構和工作原理相似。所述的一種電機的內磁轉子與旋轉變壓器的內磁轉子一體化設計方法的工作原理是:正余弦磁阻式旋轉變壓器和永磁同步電機的工作原理相似，它們的繞組都在外磁定子上，內磁轉子部分僅是一塊具有永磁材料的鐵心，沒有嵌放任何繞組，轉子上每對磁阻磁極的形狀使得氣隙磁導隨轉子位置的變化中只含有恒定分量和基波分量，從而在信號繞組中獲取按正弦變化的位置信號。因此將電機的內磁轉子延長同時作為旋轉變壓器的內磁轉子，而將旋轉變壓器的內磁轉子去掉，使驅動部件與位置檢測部件一體化安裝，這樣設計的優(yōu)點有:1.可以在定子與轉子之間進行真空與大氣的隔離,使真空與大氣之間沒有電氣信號的連接；2.還能夠有效減少永磁體材料的過度浪費，避免過多的永磁體在運動過程容易吸附微小的鐵磁性微粒，可能造成真空環(huán)境的污染；3.有效地提高旋轉變壓器的檢測精度，更好的保證旋轉變壓器的性能。所述的一體化內磁轉子采用中空結構的設計，可使配線從軸系的中間穿過。所述的一體化內磁轉子的一端開有洞孔或螺紋孔，以便于傳動軸連接。所述的一體化內磁轉子的磁鐵外圍包有非磁性的保護管防止永磁體被拋散污染
真空環(huán)境。
所述的內磁轉子同時使用了膠粘和定位法蘭兩種方法來固定磁體的位置，以提高軸系的連接可靠性；定位法蘭可以選擇燕尾槽型或T形槽型。優(yōu)選地，為了保護磁體，轉子與定子上的所有磁體表面可鍍鎳或鍍鋅。所述的定子固定壓塊開有螺紋孔，用來將電機定子和旋轉變壓器的定子固定在軸系基座上。所述的軸系基座可分為若干零部件分別加工分布組裝在一起，由外殼主體、外殼底部組成。所述的定、轉子之間的間隙要比普通電機之間的間隙要大，需要達到1.5mm
2.5mm的間隙。定、轉子之間間隙的變化會對電機的性能帶來影響。因此比較了不同間隙電機的間隙磁通密度，發(fā)現(xiàn)隨著間隙的增大，間隙磁密的值逐漸減小，但磁密的正弦性要好。對不同間隙的磁密進行諧波分析，最后綜合考慮不同定、轉子間隙電機的性能，選擇了 2mm的定、轉子間隙，可以發(fā)揮電機的最佳性能。所述的真空隔離套為空心蓋狀物。尺寸由相對應的旋轉變壓器的外磁定子和永磁同步電機的外磁定子的尺寸決定。所述的真空隔離套是薄壁型容器構件，在磁力傳動設計中，還必須校核真空隔離套的強度是否足夠承受兩側介質的不同壓力，以及受壓變形量是否滿足應用的要求。所述的真空隔離套可選用非導磁的材料，如玻璃、銅合金、鋁合金或不銹鋼。以避免改變磁通密度的分布?；陔姍C內外轉子、定子之間間隙寬度的限制，真空隔離套的側面厚度不宜過大，本發(fā)明選為0.75mm。所述的真空隔離套與內磁轉子之間采用O型橡膠圈進行進一步的密封。所述的真空密封罩可以自由的上下收縮，配合控制上下方向運動的驅動機構，可以帶動整個軸系基座沿上下方向運動，從而控制機器人手臂的上下運動。所述的法蘭盤上均開有凹槽，在其中均填有O型密封圈用來密封。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，還提供一種集成旋轉變壓器的軸系靜態(tài)真空隔離方法，包括以下步驟:步驟1:設計一種具有磁力直接驅動技術的永磁同步電機作為軸系的驅動部件，該電機由外磁定子和內磁轉子組成，定轉子之間沒有任何接觸。外磁定子由旋轉電磁場線圈組成，作為軸系的驅動部件，該線圈通電后，產(chǎn)生旋轉磁場驅動被隔離密封套封閉在真空容器中的內磁轉子旋轉。內磁轉子和真空機器人的手臂直接相連，中間無需任何減速機構如齒輪、皮帶輪等便能達到帶動負載進行運動的目的。外磁定子和內磁轉子之間留有一定的空隙，方便進行真空隔離。步驟2:設計一種正余弦磁阻式旋轉變壓器作為電機的位置檢測部件，可以實時檢測電機轉子位置與轉速；該旋轉變壓器由外磁定子和內磁轉子組成，定轉子之間沒有任何接觸，與永磁同步電機結構類似；步驟3:為了將軸系的動態(tài)密封轉變成靜態(tài)密封，由于設計的永磁同步電機與設計的旋轉變壓器的結構相似和工作原理相似，因此本發(fā)明方法提出一種將電機的內磁轉子與旋轉變壓器的內磁轉子一體化設計的方法，將電機的內磁轉子的端部進行加長，將旋轉變壓器的內磁轉子除去，使得電機和旋轉變壓器共用一個內磁轉子，簡化了整個軸系的結構，為軸系的靜態(tài)真空隔離方法提供了必要條件。
步驟4:由于內磁轉子需要運行于高潔凈度的真空環(huán)境下，而磁體的表面容易吸附微小的鐵磁性微粒，可能污染破壞潔凈環(huán)境，影響芯片的加工質量。所以設計了一種密封真空隔離套，將整個一體化的電機、旋轉變壓器的內磁轉子封閉在此密封套中，同時限制了磁體徑向和軸向的運動，提高了可靠性。與現(xiàn)有技術相比，通過本發(fā)明提供的一種集成旋轉變壓器的真空靜態(tài)軸系裝置及方法的優(yōu)點在于:1.整個軸系帶寬增加，由于取消掉了滾珠絲杠、減速器等中間環(huán)節(jié)，電機的慣量變小，位置環(huán)、速度環(huán)的帶寬增大，整個軸系的動態(tài)響應性能大幅提升。2.由于采用了磁力直接驅動技術，沒有高速旋轉的部件，因此高速旋轉部件不平衡帶來的振動、噪聲也不存在，不但使整個軸系的諧振頻率降低，控制對象的靜態(tài)誤差和動態(tài)誤差都得到了有效的控制。3.將伺服系統(tǒng)的中間傳輸環(huán)節(jié)取消掉，將直接驅動電機(直接驅動旋轉電機或直接驅動直線電機)直接耦合或連接到從動負載上，實現(xiàn)電機軸與負載的剛性耦合，從而實現(xiàn)所謂的“零傳動”方式，運轉平穩(wěn)，噪聲小。4.在轉動過程中，真空隔離套將內磁轉子與外磁定子隔離開，磁力線穿過真空隔離套將外磁定子的動力與運動傳遞給內磁轉子，化動態(tài)密封為無摩擦，無潤滑要求的靜態(tài)密封，從而實現(xiàn)了無接觸的“零泄漏”密封傳動。5.設計簡單，結構緊湊，整合了電機和旋轉變壓器的內磁轉子后，系統(tǒng)的體積減少，同時系統(tǒng)相對簡單，節(jié)省了開發(fā)周期。6.采用大間隙的結構能夠便于實現(xiàn)轉子真空環(huán)境與定子大氣環(huán)境的有效隔離，更加適用于半導體行業(yè)。


通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯:圖1為本發(fā)明的一種實施狀態(tài)組組裝示意圖的A-A剖面圖。
具體實施例方式下面結合具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領域的技術人員進一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。下面結合附圖對本發(fā)明的具體結構和裝配作進一步的描述。如圖1所示，本發(fā)明包括:驅動部件、位置檢測部件、軸系基座1、真空隔離套4、真空密封罩、法蘭盤、傳動軸13。所有這些部件均同軸安裝。驅動部件與位置檢測部件集成在一起，包括驅動部件與位置檢測部件通過一種軸系靜態(tài)真空隔離方法實現(xiàn)一體化的裝配，統(tǒng)一安裝在軸系基座內部；真空隔離套從驅動部件與位置檢測部件中間的間隙穿過，從而實現(xiàn)動力從大氣環(huán)境到真空環(huán)境的傳遞，同時隔離了大氣環(huán)境和真空環(huán)境；法蘭盤的下端面通過螺紋孔分別于真空隔離套和軸系基座相連，法蘭盤的上端面與傳動軸下端相連，從而實現(xiàn)驅動部件帶動軸系傳動軸同軸旋轉的動力傳遞；真空密封套的下端與軸系基座通過法蘭盤相連，真空密封套的上端與傳動軸上端通過法蘭盤相連；從而可實現(xiàn)多軸零泄漏的軸系真空隔離，從而保證真空機器人的整個軸系能夠以靜態(tài)傳動的形式運行于真空環(huán)境中。所有這些部件均同軸裝配。驅動部件與位置檢測部件一體化同軸安裝在軸系基座I上，包括:永磁同步電機定子2、旋轉變壓器定子3、電機與旋轉變壓器一體化轉子8、轉子法蘭盤9、定子固定壓塊
12。本實施例中，電機與旋轉變壓器一體化轉子8與轉子法蘭盤9通過螺釘相連，轉子法蘭盤9與軸系基座I之間裝配有第一滾動軸承7和第二滾動軸承10，兩個軸承之間為防止摩擦添加有軸承隔環(huán)11，并通過軸承壓蓋17將第二滾動軸承10壓緊在軸系基座I上；電機定子2與旋轉變壓器定子3結構類似，兩側中間均為凸臺式設計，目的是能夠同軸系基座I緊密配合，兩個定子上均勻分布有三個螺紋孔，通過定子固定壓塊12固定在軸系基座I內偵U。電機定子2與旋轉變壓器定子3同軸布置，與一體化轉子8之間形成間隙，方便真空隔離套的安裝。所有這些部件均同軸裝配。所述的定、轉子之間的間隙要比普通電機之間的間隙要大，需要達到1.5mm
2.5mm的間隙。定、轉子之間間隙的變化會對電機的性能帶來影響。因此比較了不同間隙電機的間隙磁通密度，發(fā)現(xiàn)隨著間隙的增大，間隙磁密的值逐漸減小，但磁密的正弦性要好。對不同間隙的磁密進行諧波分析，最后綜合考慮不同定、轉子間隙電機的性能，選擇了 2mm的定、轉子間隙，可以發(fā)揮電機的最佳性能。所述的定子固定壓塊12帶有止口，起定心和散熱的作用。所述的真空隔離套4設計為內部是臺階式的空心蓋狀物；尺寸由相對應的旋轉變壓器的電機定子2、永磁同步電機的旋轉變壓器定子3及一體化轉子8的尺寸決定；一端打有螺紋孔，固定在軸系基座I上，為實現(xiàn)零泄漏，在軸系基座上開有第一環(huán)形凹槽，在其中填有第一 O型密封圈6。傳動軸13的下端面與轉子法蘭盤9通過螺釘固定在一起，傳動軸13的上端面一直延伸到外部與真空環(huán)境相通，延伸的長度可以根據(jù)具體的實際需要進行設計。傳動軸13的上端面開有安裝游動滾動軸承15的凹槽，游動滾動軸承15通過軸承壓蓋16固定在傳動軸13的上端面；傳動軸13的上端面則固定有軸系法蘭14。真空密封罩包括密封罩上法蘭22、密封罩20、密封罩下法蘭19，密封罩下法蘭19通過螺釘固定在軸系基座I上端面，為了實現(xiàn)零泄漏，在軸系基座I上開有環(huán)形凹槽，在其中填有第二 O型密封圈5 ;密封罩上法蘭22通過螺釘固定在傳動軸13的軸系法蘭14上，同樣的，在密封罩上法蘭22上開有環(huán)形凹槽，在其中填有第三O型密封圈18。真空密封罩20可以自由地上下收縮，配合控制上下方向運動的驅動機構，可以帶動整個軸系基座沿上下方向運動，從而控制機器人手臂的上下運動。真空密封罩部件進一步隔離了大氣環(huán)境和真空環(huán)境。上述裝置使用時，永磁同步電機的外磁定子上的旋轉電磁場線圈通電后產(chǎn)生旋轉磁場，利用永磁體的磁力耦合，透過真空隔離套驅動封閉在真空容器中的一體化轉子旋轉。一方面，轉子內部的永磁體形成有效地呈正余弦函數(shù)狀態(tài)分布的氣隙磁密，將正余弦輸出形式便成為標準旋轉變壓器輸出信號形式，從而在信號繞組中獲取按正弦變化的位置信號，進而得到電機轉子實時的運動位置與速度。另一方面，由于一體化轉子通過一系列緊固部件和密封部件同傳動軸固定在一起,而且內部均為真空環(huán)境,這樣動力可以直接通過傳動軸傳給外部，傳動軸可以同真空機器人的機械手臂(圖中未標出)相連，使其在真空腔室(圖中未標出)中運動。真空隔離套4可以做成一體式的，也可分段加工最后組裝在一起。驅動和位置檢測部件可選用不同的尺寸規(guī)格，便于多軸的最優(yōu)化設計和同軸的安裝布局，簡化了結構，降低了成本，并大大地增加了其應用的靈活性，同時也減小了驅動部件與位置檢測部件間磁場的耦合效應。本實施例僅以一種集成旋轉變壓器的真空靜態(tài)單軸軸系裝置為例，可以配合控制上下方向運動的驅動結構，從而控制真空機器人手臂的上下運動?？梢砸来谓Y構很方便地拓展為兩軸或兩軸以上的真空靜態(tài)軸系裝置。以上對本發(fā)明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實施方式，本領域技術人員可以在權利要求的范圍內做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實質內容。
權利要求
1.一種集成旋轉變壓器的靜態(tài)真空軸系裝置，其特征在于，包括:驅動部件、真空密封罩、位置檢測部件、軸系基座(I)、真空隔離套(4)、第二 O型密封圈(5)、第一 O型密封圈(6)、第一滾動軸承(7)、第二滾動軸承(10)、軸承隔環(huán)(11)、傳動軸(13)、軸系法蘭(14)、游動滾動軸承(15)、軸承壓蓋(16 )、軸承壓蓋(17 )、第三O型密封圈(18 ); 所述驅動部件包括同軸安裝的電機定子(2)、旋轉變壓器定子(3)、電機與旋轉變壓器一體化轉子(8)、轉子法蘭盤(9)、定子固定壓塊(12)，其中:電機與旋轉變壓器一體化轉子(8 )與轉子法蘭盤(9 )通過螺釘相連，電機定子(2 )與旋轉變壓器定子(3 )通過定子固定壓塊(12)固定在軸系基座(I)內側,并同軸系基座(I)緊密配合； 所述真空密封罩包括密封罩上法蘭(22)、密封罩(20)、密封罩下法蘭(19)，其中:密封罩下法蘭(19)通過螺釘固定在軸系基座(I)上端面，在軸系基座(I)上開有第二環(huán)形凹槽，在第二環(huán)形凹槽中填有第二 O型密封圈(5);密封罩上法蘭(22)通過螺釘固定在傳動軸(13)的軸系法蘭(14)上，在密封罩上法蘭(22)上開有第三環(huán)形凹槽，在第三環(huán)形凹槽中填有第三O型密封圈(18)，真空密封罩(20)能夠自由地上下收縮，配合控制上下方向運動的驅動機構，能夠帶 動整個軸系基座沿上下方向運動； 傳動軸(13)的下端面與轉子法蘭盤(9)通過螺釘固定在一起，傳動軸(13)的上端面一直延伸到外部與真空環(huán)境相通，傳動軸(13)的上端面開有安裝游動滾動軸承(15)的凹槽，游動滾動軸承(15)通過軸承壓蓋(16)固定在傳動軸(13)的上端面；傳動軸(13)的上端面固定有軸系法蘭(14)，轉子法蘭盤(9)與軸系基座(I)之間裝配有第一滾動軸承(7)和第二滾動軸承(10),第一滾動軸承(7)和第二滾動軸承(10)之間添加有軸承隔環(huán)(11)，軸承壓蓋(17)將第二滾動軸承(10)壓緊在軸系基座(I)上，所述的真空隔離套(4)的內部是臺階式的空心蓋狀物，真空隔離套(4)的一端打有螺紋孔，固定在軸系基座(I)上，在軸系基座(I)上開有第一環(huán)形凹槽，在第一環(huán)形凹槽中填有第一 O型密封圈(6)，電機定子(2)和旋轉變壓器定子(3)均與電機與旋轉變壓器一體化轉子(8)之間形成間隙，真空隔離套(4)從所述間隙穿過將電機與旋轉變壓器一體化轉子(8)隔離于電機定子(2)和旋轉變壓器定子(3)。
2.根據(jù)權利要求1所述的集成旋轉變壓器的靜態(tài)真空軸系裝置，其特征在于，電機定子(2)與旋轉變壓器定子(3)的兩側中間均為凸臺式結構。
3.根據(jù)權利要求1所述的集成旋轉變壓器的靜態(tài)真空軸系裝置，其特征在于，電機定子(2)和電機與旋轉變壓器一體化轉子(8)之間的間隙、以及旋轉變壓器定子(3)和電機與旋轉變壓器一體化轉子(8)之間的間隙,均為1.5mm 2.5mm。
4.根據(jù)權利要求3所述的集成旋轉變壓器的靜態(tài)真空軸系裝置，其特征在于，電機定子(2)和電機與旋轉變壓器一體化轉子(8)之間的間隙、以及旋轉變壓器定子(3)和電機與旋轉變壓器一體化轉子(8)之間的間隙，均為2_。
5.根據(jù)權利要求1所述的集成旋轉變壓器的靜態(tài)真空軸系裝置，其特征在于，所述電機與旋轉變壓器一體化轉子采用中空結構的設計，該中空結構用于使配線能夠從軸系的中間穿過。
6.根據(jù)權利要求1所述的集成旋轉變壓器的靜態(tài)真空軸系裝置，其特征在于，所述電機與旋轉變壓器一體化轉子的磁鐵外圍包有非磁性的保護管。
7.根據(jù)權利要求1所述的集成旋轉變壓器的靜態(tài)真空軸系裝置，其特征在于，所述電機與旋轉變壓器一體化轉子同時使用膠粘和定位法蘭兩種方法來固定磁體的位置。
8.根據(jù)權利要求1所述的集成旋轉變壓器的靜態(tài)真空軸系裝置，其特征在于，所述電機與旋轉變壓器一體化轉子、電機定子、以及旋轉變壓器定子的所有磁體表面可鍍鎳或鍍鋅。
9.根據(jù)權利要求1所述的集成旋轉變壓器的靜態(tài)真空軸系裝置，其特征在于，所述真空隔離套采用非導磁的材料。
10.根據(jù)權利要求1所述的集成旋轉變壓器的靜態(tài)真空軸系裝置，其特征在于，旋轉變壓器的原、副繞組均分布在 旋轉變壓器定子側。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種集成旋轉變壓器的靜態(tài)真空軸系裝置，包括驅動部件、真空密封罩、位置檢測部件、軸系基座、真空隔離套、第二O型密封圈、第一O型密封圈、第一滾動軸承、第二滾動軸承、軸承隔環(huán)、傳動軸、軸系法蘭、游動滾動軸承、軸承壓蓋、軸承壓蓋、第三O型密封圈；所述驅動部件包括同軸安裝的電機定子、旋轉變壓器定子、電機與旋轉變壓器一體化轉子、轉子法蘭盤、定子固定壓塊；所述真空密封罩包括密封罩上法蘭、密封罩、密封罩下法蘭。本發(fā)明使電機軸與負載的剛性耦合，從而實現(xiàn)了“零傳動”方式，并實現(xiàn)了軸系的“零泄漏”密封傳動，尤其適用高真空環(huán)境下真空機器人的動力傳動。
文檔編號H02K11/00GK103192384SQ201310076619
公開日2013年7月10日 申請日期2013年3月11日 優(yōu)先權日2013年3月11日
發(fā)明者張波, 劉品寬, 朱曉博, 李玉潔 申請人:上海交通大學