CN208723644U - 马达转子和真空泵 - Google Patents

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S.凯拉萨姆
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Abstract

本实用新型涉及马达转子和真空泵，具体公开了马达转子和方法。所述马达转子包括：磁体载体；磁体，磁体由磁体载体承载；套筒，套筒环绕磁体；以及第一和第二周向密封件，第一和第二周向密封件定位成将磁体密封在磁体载体与套筒之间的空隙内。以这种方式，通过再次使用磁体载体和套筒结合密封件来封装磁体，以便流体地隔离或保护磁体以免受到磁体在其内操作的环境中的化学物质的影响。这有助于防止由环境中的有害化学物质造成的对磁体的损害。

Description

马达转子和真空泵
技术领域
本实用新型涉及一种马达转子和方法。
背景技术
马达是已知的。在电动马达中，提供转子组件，所述转子组件相对于非旋转部分或定子而旋转。在马达的一个布置结构中，定子包含一个或多个线圈，所述线圈环绕具有一个或多个磁体的转子组件。线圈的激活导致转子组件在定子内自旋。
虽然马达是有用的，但是其操作会具有意想不到的后果。因此，期望提供改进的转子。
实用新型内容
根据第一方面，提供了一种马达转子，其包括：磁体载体；磁体，磁体由磁体载体承载；套筒，套筒环绕磁体；以及第一和第二周向密封件，第一和第二周向密封件定位成将磁体密封在磁体载体与套筒之间的空隙内。第一方面认识到，当在挑战性的环境中操作马达时，诸如当在侵略性的化学环境中（其中环境中的化学物质会侵蚀或劣化转子的性能）操作马达时将发生的，可能期望将磁体密封起来以免受到该环境的影响以便维持其性能。
因此，提供了一种转子。所述转子可用于电动马达。所述转子可包括磁体载体或保持器。所述转子还可包括一个或多个磁体，所述磁体由磁体载体承载或固定到磁体载体。所述转子还可包括套筒或壳体，所述套筒或壳体可环绕磁体或将磁体接收在其内。转子还可包括至少一个、且优选地一对周向或环状密封件。这些密封件可定位成将磁体密封在磁体载体与套筒之间所产生的空隙或开口内。以这种方式，通过再次使用磁体载体和套筒结合密封件来封装磁体，以便流体地隔离或保护磁体以免受到磁体在其内操作的环境中的化学物质的影响。这有助于防止由环境中的有害化学物质造成的对磁体的损害。
在一个实施例中，第一和第二周向密封件定位在磁体的轴向端部处。因此，这些密封件可位于或定位在磁体的任一端处。
在一个实施例中，磁体在第一与第二周向密封件之间轴向地延伸。因此，可将磁体提供在这些密封件之间。
在一个实施例中，磁体载体和套筒轴向地延伸超过第一和第二周向密封件。因此，磁体载体和/或套筒可沿轴向方向延伸越过这些密封件以便保持这些密封件。
在一个实施例中，磁体载体具有环状台肩，所述环状台肩定位成将磁体定位在磁体载体上的一轴向位置处。因此，磁体载体可具有自其外表面径向地竖立的台肩或突起，磁体可邻接抵靠所述台肩或突起以将磁体定位于磁体载体上沿轴向的所选位置处。这有助于使磁体与线圈对准。
在一个实施例中，第一周向密封件定位在接近环状台肩处。因此，环状台肩可定位成邻近于第一密封件以有助于定位第一密封件。
在一个实施例中，环状台肩限定第一周向凹部，第一周向凹部的尺寸被设计成接收第一周向密封件。因此，环状台肩可至少部分地限定或提供磁体载体的外表面上的周向沟槽的一部分，所述周向密封件可落座到所述周向沟槽中。
在一个实施例中，磁体载体限定第二周向凹部，所述第二周向凹部的尺寸被设计成接收第二周向密封件。在磁体载体的外表面上提供另外的周向沟槽有助于将所述密封件保持就位。
在一个实施例中，由第一和第二周向密封件保持套筒。因此，套筒可定位在这些周向密封件上或由这些周向密封件保持就位，以便将套筒、磁体和这些密封件保持就位。
在一个实施例中，套筒和磁体载体的尺寸被设计成压缩第一和第二周向密封件。因此，这些密封件可在套筒与磁体载体之间受到压缩或挤压，以便使它们保持就位并改进对磁体的密封。
在一个实施例中，第一和第二周向密封件包括灌注化合物密封件和O形环密封件中的至少一者。
在一个实施例中，第一和第二周向密封件包括合成橡胶和含氟聚合物弹性体化合物。
在一个实施例中，磁体包括环形磁体。
在一个实施例中，环形磁体包括多个C状磁体节段。
在一个实施例中，转子包括固定件，所述固定件能够操作成将磁体固定到磁体载体。
在一个实施例中，磁体包括稀土磁体。
在一个实施例中，磁体包括如下的组中的一者，所述组包括铁硼和钐钴。
在一个实施例中，第一和第二周向密封件定位成将磁体气密密封在磁体载体与套筒之间的空隙内。
根据第二方面，提供有一种真空泵，所述真空泵包括第一方面的马达转子。
根据第三方面，提供有一种方法，所述方法包括：提供磁体载体；提供磁体，所述磁体由磁体载体承载；提供套筒，所述套筒环绕磁体；以及将第一和第二周向密封件定位成将磁体密封在磁体载体与套筒之间的空隙内。
在一个实施例中，所述方法包括：将第一和第二周向密封件定位在磁体的轴向端部处。
在一个实施例中，磁体在第一和第二周向密封件之间轴向地延伸。
在一个实施例中，磁体载体和套筒轴向地延伸超过第一和第二周向密封件。
在一个实施例中，所述方法包括：将磁体定位成抵靠磁体载体上的环状台肩以将磁体定位在磁体载体上的轴向位置处。
在一个实施例中，所述方法包括：将第一周向密封件定位在接近环状台肩处。
在一个实施例中，所述方法包括：将第一周向密封件接收在第一周向凹部中，所述第一周向凹部由环状台肩限定并且尺寸被设计成接收第一周向密封件。
在一个实施例中，所述方法包括：将第二周向密封件接收在由磁体载体限定的第二周向凹部中。
在一个实施例中，所述方法包括：利用第一和第二周向密封件来保持套筒。
在一个实施例中，所述方法包括：将套筒和磁体载体的尺寸设计成压缩第一和第二周向密封件。
在一个实施例中，第一和第二周向密封件包括灌注化合物密封件和O形环密封件中的一者。
在一个实施例中，第一和第二周向密封件包括合成橡胶和含氟聚合物弹性体化合物。
在一个实施例中，磁体包括环形磁体。
在一个实施例中，环形磁体包括多个C状磁体节段。
在一个实施例中，所述方法包括：将磁体固定到磁体载体。
在一个实施例中，磁体包括稀土磁体。
在一个实施例中，磁体包括如下组中的一者，所述组包括铁硼和钐钴。
在一个实施例中，第一和第二周向密封件定位成将磁体气密密封在磁体载体与套筒之间的空隙内。
在附图和从属权利要求中阐述了另外的具体和优选的方面。从属权利要求的特征可适当地与独立权利要求的特征相结合，并且以除权利要求中明确阐述的组合之外的组合来结合。
在设备特征被描述为能够操作成提供功能的情况下，将了解的是，这包括提供所述功能或适于或被配置成提供所述功能的设备特征。
附图说明
现在将参考附图来进一步描述本实用新型的实施例，在附图中：
图1到图4图示根据一个实施例的马达转子，其大体上由10指示。
具体实施方式
在以任何更多细节来讨论实施例之前，将首先提供概述。实施例提供一种电动马达转子组件，其在苛刻的化学环境中较不容易受到化学侵蚀。特别地，实施例提供一种布置结构，借以马达转子的磁体和用于将磁体固定到磁体载体的任何粘合剂被气密密封以防受到马达在其中操作的环境中所存在的化学物质的影响。磁体通常包括表面环形永久磁体，其可为单体的或由C状部件形成并且被接收在磁体载体上。磁体载体形成气密密封外罩的一部分，以保护磁体以免受到来自马达转子在其中放置的环境中所存在的化学物质的化学侵蚀。在一些实施例中，使用粘合剂将磁体固定到磁体载体。圆筒形套筒同轴地定位成环绕磁体，所述圆筒形套筒保护磁体的径向外表面以免在组装期间受到机械损害、有助于在强离心力下将磁体保持就位、以及提供气密密封外罩的一部分。在磁体的任一端部处提供周向密封件，所述周向密封件也提供气密密封外罩的一部分、密封磁体的每个轴向端部、以及将磁体完全封闭在由马达载体、套筒和周向密封件自身限定的环状空隙内。此类气密密封保护环形永久磁体以免在操作转子马达期间受到化学侵蚀并且保护任何粘合剂（当存在时）。
转子组件
图1是图示根据一个实施例的马达转子的侧视图，马达转子大体上由10指示。图2是马达转子10的剖视侧视图。图3是马达转子10的透视图。图4是马达转子10的另一个透视图。马达转子10包括磁体载体20。在这个示例中，磁体载体20由C45E碳钢形成，C45E碳钢为磁体提供良好的磁路。磁体载体是具有轮廓化的（profiled）内和外表面的长形圆筒，如现在将解释的那样。磁体载体20限定径向内孔25，径向内孔25经成形以接收转子轴（未示出）。磁体载体20具有轮廓化的径向外表面27。外表面27的第一部分27A是圆筒形并且从轴向端部30延伸到第一台肩27B，第一台肩27B从第一部分27A径向地竖立。第二台肩27D从第一部分27A径向地竖立、定位成轴向地远离第一台肩27B、以及与第一台肩27B一起限定周向沟槽27C。第二台肩27D径向地竖立一定高度，所述高度大于第一台肩27B径向地竖立的高度。
马达转子10还包括表面环形永久磁体40，表面环形永久磁体40为具有径向内表面43、径向外表面47和环状端部41、49的圆筒形环状环。在这个实施例中，表面环形永久磁体40由钕铁硼或钐钴（samarian cobalt）制成。
马达转子10还包括O形环密封件52、50，O形环密封件52、50分别定位在接近轴向端部30处和定位在沟槽27C内。在这个实施例中，这些O形环密封件由氟橡胶（Viton，商标）制成。第一部分27A可以可选地提供有在接近轴向端部30处的细小沟槽，以便有助于帮助保留O形环密封件52。
马达转子10还包括套筒60，套筒60被同轴地定位并且周向地环绕表面环形永久磁体40和O形环密封件50、52。在这个实施例中，套筒60是303级不锈钢，其形成为具有内表面63和外表面65的圆筒。
现将描述转子马达10的组装。提供磁体载体20，并且使表面环形永久磁体40从轴向端部30沿第一部分27A的轴向长度移动，直到其邻接抵靠第一台肩27B。放置在外表面27与内表面43之间的任何粘合剂将表面环形永久磁体40粘合到磁体载体20，使得当表面环形永久磁体20由马达的周围线圈（未示出）促使移动时，磁体载体20旋转。
将O形环50接收在沟槽27C中，并且使O形环52移动越过轴向端部30并邻接抵靠表面环形永久磁体40的轴向端部，且由在接近轴向端部30处的细小沟槽来保持O形环52。
然后将套筒60从轴向端部30移动越过O形环52（其通过表面环形永久磁体40被固持就位）、越过表面环形永久磁体40（其通过第一台肩27B被保持就位）以及越过O形环50（其通过第二台肩27D被保持就位）。
磁体载体20、套筒60和O形环50、52的相对尺寸对O形环50、52进行压缩，以在表面环形永久磁体40的两个轴向端部处形成气密的周向密封。
因此，可以看到，表面环形永久磁体40被气密密封以免化学物质进入，化学物质可能使表面环形永久磁体40自身或用于将表面环形永久磁体40固定到磁体载体20上的任何粘合剂劣化。
虽然上文提到的实施例使用O形环密封件，但是将了解的是，也可利用灌注化合物（potting compound），并且可相应地改变外表面27的轮廓。还将了解的是，此类灌注化合物的应用将通常发生在真空条件下。
先前，永久磁体马达解决方案倾向于在温和/轻负荷真空应用上。此类永久磁体马达解决方案已主要地为表面环形永久磁体马达设计（由于它们便宜又简单的结构）。然而，如上文所提到的，这些设计中的磁体与胶合物两者易受化学侵蚀的影响，尤其是在中等和苛刻负荷的真空应用中。
实施例利用气密密封的载体来改进表面环形永久磁体马达设计的强健性和可靠性，所述气密密封的载体已被设计为将表面环形永久磁体马达的应用适宜性从轻负荷负载锁定（load-lock）应用扩展到中等和苛刻真空应用。
稀土磁体和胶合物（尤其是钕铁硼）的使用在某些真空应用中（例如，高浓度水平的氢和氟）易受长期化学侵蚀的影响。随着时间的推移，胶合物和磁体组件会弱化，从而导致拙劣的性能且最终导致马达发生故障。由于这种故障，已通常在中等和苛刻的真空应用中使用模式感应马达技术，而表面环形永久磁体马达技术仅使用在轻负荷负载锁定应用上，具体地在半导体处理应用内。
实施例提供气密密封的磁体布置结构，其保护稀土磁体与胶合物两者以免受到化学侵蚀。这为中等和苛刻的真空应用提供了更可靠的马达布置结构，因此使得能够在更多的半导体处理应用中使用高效率同步马达。
实施例包括以下部件：
1.C45E碳钢磁体载体——这为磁体提供了优良的磁路；
2.被机加工在载体上的两个O形环沟槽——这为两个密封O形环提供可靠的位置；
3.两个氟橡胶（VITON, 商标）O形环——氟橡胶（VITON, 商标）是用于中等和苛刻的真空应用的得到验证的材料；
4.钕铁硼（Nd Fe B）磁环——这提供了具有卓越磁体强度的成本有效的磁体解决方案；
5.303级不锈钢保护套筒。
氟橡胶（VITON, 商标）O形环的使用为磁体和胶合物提供气密密封。O形环压缩也将保护性不锈钢套筒保持就位，因此去除对外密封表面上的胶合物的需要。
实施例使得能够在半导体真空应用中使用表面环形永久磁体马达。然而，可以在其他工业应用中使用所述方法。
虽然本文中已详细公开了本实用新型的说明性实施例，但是参考附图应理解是，本实用新型并不限于确切的实施例，并且在不偏离如由所附权利要求及其等效物限定的本实用新型的范围的情况下可以由本领域技术人员在其中实现各种变化和修改。
附图标记
马达转子10
磁体载体20
内孔25
外表面27
第一部分27A
第一台肩27B
沟槽27C
第一台肩27D
轴向端部30
永久磁体40
内表面43
外表面47
环状端部41、49
O形环密封件52、50
套筒60
内表面63
外表面65。

Claims (18)

1.一种马达转子，包括：
磁体载体；
磁体，所述磁体由所述磁体载体承载；
套筒，所述套筒环绕所述磁体；以及
第一和第二周向密封件，所述第一和第二周向密封件定位成将所述磁体密封在所述磁体载体与所述套筒之间的空隙内。
2.根据权利要求1所述的马达转子，其中，所述第一和第二周向密封件定位在所述磁体的轴向端部处。
3.根据权利要求1或2所述的马达转子，其中，所述磁体在所述第一与第二周向密封件之间轴向地延伸。
4.根据权利要求1或2所述的马达转子，其中，所述磁体载体和所述套筒轴向地延伸超过所述第一和第二周向密封件。
5.根据权利要求1或2所述的马达转子，其中，所述磁体载体具有环状台肩，所述环状台肩定位成将所述磁体定位在所述磁体载体上的一轴向位置处。
6.根据权利要求5所述的马达转子，其中，所述第一周向密封件定位在接近所述环状台肩处。
7.根据权利要求5所述的马达转子，其中，所述环状台肩限定第一周向凹部，所述第一周向凹部的尺寸被设计成接收所述第一周向密封件。
8.根据权利要求1、2、6以及7中任一项所述的马达转子，其中，所述磁体载体限定第二周向凹部，所述第二周向凹部的尺寸被设计成接收所述第二周向密封件。
9.根据权利要求1、2、6以及7中任一项所述的马达转子，其中，由所述第一和第二周向密封件保持所述套筒。
10.根据权利要求1、2、6以及7中任一项所述的马达转子，其中，所述套筒和所述磁体载体的尺寸被设计成压缩所述第一和第二周向密封件。
11.根据权利要求1、2、6以及7中任一项所述的马达转子，其中，所述第一和第二周向密封件包括灌注化合物密封件和O形环密封件中的一者。
12.根据权利要求1、2、6以及7中任一项所述的马达转子，其中，所述第一和第二周向密封件包括合成橡胶和含氟聚合物弹性体化合物。
13.根据权利要求1、2、6以及7中任一项所述的马达转子，其中，所述磁体包括环形磁体。
14.根据权利要求13所述的马达转子，其中，所述环形磁体包括多个C状磁体节段。
15.根据权利要求1、2、6、7以及14中任一项所述的马达转子，其中，所述磁体包括稀土磁体。
16.根据权利要求1、2、6、7以及14中任一项所述的马达转子，其中，所述磁体包括如下的组中的一者，所述组包括铁硼和钐钴。
17.根据权利要求1、2、6、7以及14中任一项所述的马达转子，其中，所述第一和第二周向密封件定位成将所述磁体气密密封在所述磁体载体与所述套筒之间的所述空隙内。
18.一种真空泵，包括根据任一前述权利要求所述的马达转子。
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