TWI735287B - 傳動裝置 - Google Patents

Abstract

一種傳動裝置，包括一基座、一傳動軸、一磁流體模組、一氣體阻隔模組以及一水冷式冷卻系統。傳動軸樞設於基座。磁流體模組套設於傳動軸且設置於基座內。氣體阻隔模組套設於傳動軸且設置於基座內。水冷式冷卻系統設置於基座。在基座界定一真空側以及相對真空側的一大氣側。磁流體模組位於真空側及氣體阻隔模組之間。氣體阻隔模組位於大氣側及磁流體模組之間以阻隔來自於大氣側的氣體往磁流體模組的方向移動。水冷式冷卻系統用以將傳動裝置的熱導出傳動裝置外。

Description

傳動裝置

本發明是有關於一種傳動裝置，且特別是有關於一種應用於高速旋轉之真空鍍膜設備的傳動裝置。

在現有的高速旋轉之真空鍍膜設備的傳動裝置中，主要是利用磁流體模組作為阻隔真空與大氣的主要屏障。磁流體模組是以設置有凹槽的導磁件搭配磁性件，並在凹槽處填充磁流液，使得磁流液能夠形成阻隔真空與大氣的屏障，藉此形成氣密。

然而，現有的高速旋轉之真空鍍膜設備的實際工作溫度常會超過磁流液所能承受的溫度，致使磁流液之黏滯係數變高、流動性下降，磁流液中的基油容易揮發掉從而失去氣體阻隔效果，造成高速旋轉之真空鍍膜設備所要求的真空條件惡化，並汙染高速旋轉之真空鍍膜設備的相關產品與部件。當高速旋轉之真空鍍膜設備的實際工作溫度過高，還會影響到磁流體模組的磁力強度。

此外，高速旋轉之真空鍍膜設備之一般保養或維修時常需反覆從高真空環境與大氣間互相頻繁操作，高速旋轉之真空鍍膜設備單以磁流體模組作為大氣氣體進入真空側之阻隔，在磁流體模組的構造及實用性上造成相當困擾，並因磁流體模組中的磁流液本身之換置需具備相當之專業工具與成本，如何延長磁流液之使用壽命，以及避免或降低及緩衝於反覆高壓差操作時所造成之磁流體漏液及真空密封效果降低，為本領域技術人為所亟待解決之課題。

本發明提供一種傳動裝置，能夠解決現有的高速旋轉之真空鍍膜設備所要求的真空條件易惡化、相關產品與部件易被汙染、磁流體模組的磁力易降低、保養或維修較為困擾、磁流液使用壽命較低以及真空密封效果較差等問題。

本發明的一種傳動裝置包括一基座、一傳動軸、一磁流體模組、一氣體阻隔模組以及一水冷式冷卻系統。傳動軸樞設於基座。磁流體模組套設於傳動軸且設置於基座內。氣體阻隔模組套設於傳動軸且設置於基座內。水冷式冷卻系統設置於基座。在基座界定一真空側以及相對真空側的一大氣側。磁流體模組位於真空側及氣體阻隔模組之間。氣體阻隔模組位於大氣側及磁流體模組之間以阻隔來自於大氣側的氣體往磁流體模組的方向移動。水冷式冷卻系統用以將傳動裝置的熱導出傳動裝置外。

在本發明的一實施例中，上述的基座包括一本體以及一腔室。腔室設置於本體內。傳動軸穿過腔室。磁流體模組及氣體阻隔模組位於腔室內。水冷式冷卻系統設置於本體。

在本發明的一實施例中，上述的腔室包括依序連接的一第一空間、一第二空間、一第三空間以及一第四空間。第一空間相對靠近真空側。第四空間相對靠近大氣側。傳動軸包括依序連接的一第一軸部、一第二軸部、一第三軸部以及一第四軸部。磁流體模組套設於第一軸部外。磁流體模組及第一軸部位於第一空間內。第二軸部位於第二空間內。氣體阻隔模組套設於第三軸部外。氣體阻隔模組及第三軸部位於第三空間內。第四軸部位於第四空間內。

在本發明的一實施例中，上述的傳動軸更包括連接第一軸部的一第一固定蓋、連接第一固定蓋的一第五軸部以及連接第四軸部的一第六軸部。第一固定蓋位於第一軸部及第五軸部之間。基座更包括一第一軸承、一第二軸承、一第二固定蓋、一第三固定蓋以及一鎖固件。第一軸承套設於第二軸部。第一軸承及第二軸部位於第二空間內。第二軸承套設於第四軸部。第二軸承及第四軸部位於第四空間內。第二固定蓋固定於本體。第二固定蓋套設於第一軸部且抵靠於磁流體模組。第三固定蓋套設於第六軸部且抵靠於第二軸承。

在本發明的一實施例中，上述的磁流體模組包括一第一導磁環、一第二導磁環、多個磁性件、多個第一凹槽、多個第二凹槽以及多個第一彈性密封件。第一導磁環套設於第一軸部外且設置於第一空間內。第二導磁環套設於第一軸部外且設置於第一空間內。這些磁性件設置於第一導磁環及第二導磁環之間。這些第一凹槽設置於第一導磁環及第二導磁環內。這些第一凹槽的位置對應於第一軸部且用以填充磁流液。這些第二凹槽設置於第一導磁環及第二導磁環外。這些第一彈性密封件設置於這些第二凹槽且接觸本體。

在本發明的一實施例中，上述的氣體阻隔模組包括一座部、多個第三凹槽、多個外擴式密封環、多個第四凹槽以及多個第二彈性密封件。座部套設於第三軸部外且設置於第三空間內。這些第三凹槽設置於座部外。這些外擴式密封環設置於這些第三凹槽且接觸本體。這些第四凹槽設置於座部內。這些第二彈性密封件設置於這些第四凹槽且接觸第三軸部。

在本發明的一實施例中，上述的本體包括一第一部分、一第二部分以及一第三部分。第一空間、第二空間及第三空間設置於第一部分。第二部分連接第一部分。第四空間設置於第二部分。第三部分固定於第一部分外。

在本發明的一實施例中，上述的水冷式冷卻系統包括一冷卻液流道、一進水流道、一出水流道以及一隔離部。冷卻液流道環繞設置於第一部分及第三部分之間。進水流道設置於第二部分且連接冷卻液流道。出水流道設置於第二部分且連接冷卻液流道。隔離部設置於冷卻液流道且隔離於進水流道及出水流道之間。

在本發明的一實施例中，上述的傳動軸的材料包括導磁材料。

在本發明的一實施例中，上述的基座的材料包括非導磁材料。

基於上述，在本發明的傳動裝置中，能夠提供較佳的冷卻以降低高速旋轉之真空鍍膜設備的工作溫度，以維持高速旋轉之真空鍍膜設備所要求的真空條件、避免相關產品與部件被汙染、維持磁流體模組的磁力強度。此外，還提供了額外的真空密封效果，而有助於降低保養或維修之困擾、增加磁流液使用壽命。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1為本發明一實施例的一種傳動裝置的剖視示意圖。圖2為圖1的傳動裝置的分解示意圖。請參考圖1及圖2，本實施例的傳動裝置100包括一基座110、一傳動軸120、一磁流體模組130、一氣體阻隔模組140以及水冷式冷卻系統150。傳動軸120可樞轉的設置於基座110。磁流體模組130以及氣體阻隔模組140兩者皆套設於傳動軸120，且磁流體模組130以及氣體阻隔模組140兩者皆設置於基座110的內部。水冷式冷卻系統150設置在基座110。

為求更明確定義，在基座110界定一真空側S1以及相對真空側S1的一大氣側S2。此處所指的真空側S1的涵義為傳動裝置100的內部受到氣密並產生真空的一側。此處所指的大氣側S2的涵義為傳動裝置100的外部實際接受大氣的壓力的一側。磁流體模組130相對較靠近真空側S1，且磁流體模組130位於真空側S1以及氣體阻隔模組140之間。氣體阻隔模組140相對較靠近大氣側S2，氣體阻隔模組140位於大氣側S2以及磁流體模組130之間。換句話說，來自傳動裝置100外部的大氣側S2的壓力，會先經過氣體阻隔模組140並被氣體阻隔模組140所阻隔，故氣體阻隔模組140能夠阻隔來自大氣側S2的氣體往磁流體模組130的方向移動，藉此提供了額外的真空密封效果，能夠有效防止磁流液往真空側S1洩漏，而有助於降低保養或維修之困擾、增加磁流液使用壽命。水冷式冷卻系統150用以將傳動裝置100的熱導出於傳動裝置100外，藉此提供較佳的冷卻以降低傳動裝置100以及傳動裝置100所應用的設備的工作溫度，以維持傳動裝置100以及傳動裝置100所應用的設備所要求的真空條件，並避免相關產品與部件被汙染，還可維持磁流體模組130的磁力強度。

具體而言，本實施例的基座110包括一本體111、一腔室112、一第一軸承113、一第二軸承114、一第二固定蓋115、一第三固定蓋116以及一鎖固件117。腔室112設置於本體111的內部。傳動軸120穿過於腔室112、第二固定蓋115以及第三固定蓋116。磁流體模組130及氣體阻隔模組140位於腔室112的內部。水冷式冷卻系統150設置於本體111。

需說明的是，本發明所使用的第一、第二等命名方式僅是為了明確且簡單區隔各個不同的構件之用，並非是用以限制本發明。

更進一步來說，腔室112包括依序連接的一第一空間112a、一第二空間112b、一第三空間112c以及一第四空間112d。也就是說，第二空間112b連接於第一空間112a及第三空間112c之間，且第三空間112c連接於第二空間112b及第四空間112d之間。此外，第一空間112a相對地較靠近真空側S1，第四空間112d相對地較靠近大氣側S2。

另一方面，傳動軸120包括依序連接的一第五軸部126、一第一固定蓋125、一第一軸部121、一第二軸部122、一第三軸部123、一第四軸部124以及一第六軸部127。換句話說，第一固定蓋125連接於第五軸部126及第一軸部121之間，第一軸部121連接於第一固定蓋125及第二軸部122之間，第二軸部122連接於第一軸部121及第三軸部123之間，第三軸部123連接於第二軸部122及第四軸部124之間，且第四軸部124連接於第三軸部123及第六軸部127之間。需說明的是，為求便於理解，圖1中的傳動軸120以一點鏈線簡單區隔第五軸部126、第一固定蓋125、第一軸部121、第二軸部122、第三軸部123、第四軸部124以及第六軸部127。

如圖1所示，磁流體模組130套設於第一軸部121的外周圍，磁流體模組130及第一軸部121更進一步容設於第一空間112a內，且磁流體模組130接觸於本體111。第一軸承113套設於第二軸部122的外周圍，第一軸承113及第二軸部122更進一步容設於第二空間112b內，且第一軸承113接觸於本體111。氣體阻隔模組140套設於第三軸部123的外周圍，氣體阻隔模組140及第三軸部123更進一步容設於第三空間112c內，且氣體阻隔模組140接觸於本體111。第二軸承114套設於第四軸部124的外周圍，第二軸承114及第四軸部124更進一步容設於第四空間112d內，且第二軸承114接觸於本體111。換言之，腔室112內部的各個構件的排列布局由真空側S1往大氣側S2依序是磁流體模組130、第一軸承113、氣體阻隔模組140以及第二軸承114。

此外，第二固定蓋115固定於本體111，第二固定蓋115例如但不限於可利用螺絲(未標上符號)螺鎖固定於本體111。第二固定蓋115套設於第一軸部121，且第二固定蓋115抵靠於磁流體模組130，以將磁流體模組130的位置限制在第一空間112a之中，第一固定蓋125更進一步抵靠於第二固定蓋115。第三固定蓋116套設於第六軸部127並抵靠於第二軸承114，鎖固件117鎖固於第六軸部127並抵靠於第三固定蓋116，使第二軸承114的位置被限制在第四空間112d之中。

在本實施例中，第一空間112a的內徑大於第二空間112b的內徑，第二空間112b的內徑大於第三空間112c的內徑，且第三空間112c的內徑小於第四空間112d的內徑。第五軸部126的外徑小於第一固定蓋125的外徑，第一固定蓋125的外徑大於第一軸部121的外徑，第一軸部121的外徑大於第二軸部122的外徑，第二軸部122的外徑大於第三軸部123的外徑，第三軸部123的外徑大於第四軸部124的外徑，且第四軸部124的外徑大於第六軸部127的外徑。第一固定蓋125的外徑小於第二固定蓋115的外徑。磁流體模組130的外徑大於第一軸承113的外徑，且磁流體模組130的內徑大於第一軸承113的內徑。第一軸承113的外徑大於氣體阻隔模組140的外徑，且第一軸承113的內徑大於氣體阻隔模組140的內徑。氣體阻隔模組140的外徑小於第二軸承114的外徑，且氣體阻隔模組140的內徑大於第二軸承114的內徑。第二軸承114的外徑大於第二固定蓋115的外徑，且第二軸承114的內徑大於第二固定蓋115的內徑。需說明的是，此處的尺寸說明僅是為了具體說明所舉出的其中一個示例，並非是用以限制本發明。

圖3為圖1的傳動裝置的磁流體模組的立體示意圖。請參考圖1、圖2及圖3，本實施例的磁流體模組130包括一第一導磁環131、一第二導磁環132、多個磁性件133、多個第一凹槽134、多個第二凹槽135以及多個第一彈性密封件136。第一導磁環131及第二導磁環132皆套設於第一軸部121外，且皆設置於第一空間112a內。第一導磁環131相對靠近真空側S1，第二導磁環132相對遠離大氣側S2。第一導磁環131及第二導磁環132例如但不限於利用可導磁的材料所製成。這些磁性件133設置於第一導磁環131及第二導磁環132之間，且這些磁性件133的材料例如但不限於為釹鐵硼或釤鈷。這些第一凹槽134設置於第一導磁環131及第二導磁環132內，且這些第一凹槽134的位置對應於第一軸部121，磁流液能夠填充於這些第一凹槽134內，使得磁流液能夠在第一軸部121與第一導磁環131、第一軸部121與第二導磁環132之間形成氣密，以作為維持真空側S1真空的氣密來源。這些第二凹槽135設置於第一導磁環131及第二導磁環132的外周圍。這些第一彈性密封件136設置於這些第二凹槽135，並接觸本體111。這些第一彈性密封件136例如但不限於一般常見的O形環，用以提供氣密性。為了確保磁流體模組130的磁場組成，使得磁流液能夠穩定地形成真空側S1與大氣側S2之間的氣密，傳動軸120較佳但不限於使用導磁材料。此外，基座110較佳但不限於使用非導磁材料，以避免干擾多個磁性件133的磁場組成。

圖4為圖1的傳動裝置的氣體阻隔模組的立體示意圖。請參考圖1、圖2及圖4，本實施例的氣體阻隔模組140包括一座部141、多個第三凹槽142、多個外擴式密封環143、多個第四凹槽144以及多個第二彈性密封件145。座部141套設於第三軸部123的外周圍，且設置於第三空間112c內。這些第三凹槽142設置於座部141的外周圍。這些外擴式密封環143設置於這些第三凹槽142，外擴式密封環143使用的例如但不限於活塞環的原理，透過預先提供外擴的力量，使得外擴式活塞環能夠接觸於本體111並作為本體111與座部141之間的氣密來源。這些第四凹槽144設置於座部141的內側。這些第二彈性密封件145設置於這些第四凹槽144，並接觸於第三軸部123。這些第二彈性密封件145例如但不限於一般常見的O形環，用以提供氣密性。第一軸承113及第二軸承114例如但不限於為封閉式軸承，如此可進一步提供氣密性。

圖5為圖1的傳動裝置的基座於平面視角的分解示意圖。圖6為圖1的傳動裝置的基座於立體視角的分解示意圖。圖7為圖1的傳動裝置的基座的立體示意圖。請參考圖1、圖5及圖6，本實施例的本體111包括一第一部分111a、一第二部分111b以及一第三部分111c，第一空間112a、第二空間112b以及第三空間112c設置於第一部分111a的內部。第二部分111b連接第一部分111a，且第四空間112d設置於第二部分111b的內部。第三部分111c例如但不限於使用銲接的方式固定於第一部分111a的外周圍。

另一方面，進一步參考圖7，水冷式冷卻系統150包括一冷卻液流道151、一進水流道152、一出水流道153以及一隔離部154。冷卻液流道151環繞設置於第一部分111a的外周圍，且冷卻液流道151位於第一部分111a及第三部分111c之間。進水流道152及出水流道153皆設置於第二部分111b，且皆連接於冷卻液流道151。隔離部154設置於冷卻液流道151，且隔離於進水流道152及出水流道153之間。換句話說，水冷式冷卻系統150可提供冷卻液循環冷卻，冷卻液能夠在第一部分111a的外周圍環繞一圈後將傳動裝置100的熱排出。

綜上所述，在本發明的傳動裝置中，來自傳動裝置外部的大氣側的壓力，會先經過氣體阻隔模組並被氣體阻隔模組所阻隔，故氣體阻隔模組能夠阻隔來自大氣側的氣體往磁流體模組的方向移動，藉此提供了額外的真空密封效果，而有助於降低保養或維修之困擾、增加磁流液使用壽命。水冷式冷卻系統用以將傳動裝置的熱導出於傳動裝置外，藉此提供較佳的冷卻以降低傳動裝置以及傳動裝置所應用的設備的工作溫度，以維持傳動裝置以及傳動裝置所應用的設備所要求的真空條件，並避免相關產品與部件被汙染，還可維持磁流體模組的磁力強度。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100:傳動裝置 110:基座 111:本體 111a:第一部分 111b:第二部分 111c:第三部分 112:腔室 112a:第一空間 112b:第二空間 112c:第三空間 112d:第四空間 113:第一軸承 114:第二軸承 115:第二固定蓋 116:第三固定蓋 117:鎖固件 120:傳動軸 121:第一軸部 122:第二軸部 123:第三軸部 124:第四軸部 125:第一固定蓋 126:第五軸部 127:第六軸部 130:磁流體模組 131:第一導磁環 132:第二導磁環 133:磁性件 134:第一凹槽 135:第二凹槽 136:第一彈性密封件 140:氣體阻隔模組 141:座部 142:第三凹槽 143:外擴式密封環 144:第四凹槽 145:第二彈性密封件 150:水冷式冷卻系統 151:冷卻液流道 152:進水流道 153:出水流道 154:隔離部 S1:真空側 S2:大氣側

圖1為本發明一實施例的一種傳動裝置的剖視示意圖。 圖2為圖1的傳動裝置的分解示意圖。 圖3為圖1的傳動裝置的磁流體模組的立體示意圖。 圖4為圖1的傳動裝置的氣體阻隔模組的立體示意圖。 圖5為圖1的傳動裝置的基座於平面視角的分解示意圖。 圖6為圖1的傳動裝置的基座於立體視角的分解示意圖。 圖7為圖1的傳動裝置的基座的立體示意圖。

100:傳動裝置

110:基座

111:本體

111a:第一部分

111b:第二部分

111c:第三部分

112:腔室

112a:第一空間

112b:第二空間

112c:第三空間

112d:第四空間

113:第一軸承

114:第二軸承

115:第二固定蓋

116:第三固定蓋

117:鎖固件

120:傳動軸

121:第一軸部

122:第二軸部

123:第三軸部

124:第四軸部

125:第一固定蓋

126:第五軸部

127:第六軸部

130:磁流體模組

131:第一導磁環

132:第二導磁環

133:磁性件

134:第一凹槽

135:第二凹槽

136:第一彈性密封件

140:氣體阻隔模組

141:座部

142:第三凹槽

143:外擴式密封環

144:第四凹槽

145:第二彈性密封件

150:水冷式冷卻系統

151:冷卻液流道

154:隔離部

S1:真空側

S2:大氣側

Claims (8)

1. 一種傳動裝置，包括：一基座；一傳動軸，樞設於該基座；一磁流體模組，套設於該傳動軸，且設置於該基座內；一氣體阻隔模組，套設於該傳動軸，且設置於該基座內；以及一水冷式冷卻系統，設置於該基座，其中，在該基座界定一真空側以及相對該真空側的一大氣側，其中該磁流體模組位於該真空側及該氣體阻隔模組之間，其中該氣體阻隔模組位於該大氣側及該磁流體模組之間以阻隔來自於該大氣側的氣體往該磁流體模組的方向移動，其中該水冷式冷卻系統用以將該傳動裝置的熱導出該傳動裝置外，其中該基座包括：一本體；以及一腔室，設置於該本體內，其中該傳動軸穿過該腔室，其中該磁流體模組及該氣體阻隔模組位於該腔室內，其中該水冷式冷卻系統設置於該本體，其中該腔室包括依序連接的一第一空間、一第二空間、一第三空間以及一第四空間，該第一空間相對靠近該真空側，且該第四空間相對靠近該大氣側，其中該傳動軸包括依序連接的一第一軸部、一第二軸部、一第三軸部以及一第四軸部，其中該磁流體模組套設於該第一軸部外，且該磁流體模組及 該第一軸部位於該第一空間內，其中該第二軸部位於該第二空間內，其中該氣體阻隔模組套設於該第三軸部外，且該氣體阻隔模組及該第三軸部位於該第三空間內，其中該第四軸部位於該第四空間內。
2. 如請求項1所述的傳動裝置，其中該傳動軸更包括連接該第一軸部的一第一固定蓋、連接該第一固定蓋的一第五軸部以及連接該第四軸部的一第六軸部，且該第一固定蓋位於該第一軸部及該第五軸部之間，其中該基座更包括：一第一軸承，套設於該第二軸部，其中該第一軸承及該第二軸部位於該第二空間內；一第二軸承，套設於該第四軸部，其中該第二軸承及該第四軸部位於該第四空間內；一第二固定蓋，固定於該本體，套設於該第一軸部，且抵靠於該磁流體模組，其中該第一固定蓋抵靠於該第二固定蓋；一第三固定蓋，套設於該第六軸部，且抵靠於該第二軸承；以及一鎖固件，鎖固於該第六軸部，且抵靠於該第三固定蓋。
3. 如請求項1所述的傳動裝置，其中該磁流體模組包括：一第一導磁環，套設於該第一軸部外，且設置於該第一空間內；一第二導磁環，套設於該第一軸部外，且設置於該第一空間 內；多個磁性件，設置於該第一導磁環及該第二導磁環之間；多個第一凹槽，設置於該第一導磁環及該第二導磁環內，位置對應於該第一軸部，且用以填充磁流液；多個第二凹槽，設置於該第一導磁環及該第二導磁環外；以及多個第一彈性密封件，設置於該些第二凹槽，且接觸該本體。
4. 如請求項1所述的傳動裝置，其中該氣體阻隔模組包括：一座部，套設於該第三軸部外，且設置於該第三空間內；多個第三凹槽，設置於該座部外；多個外擴式密封環，設置於該些第三凹槽，且接觸該本體；多個第四凹槽，設置於該座部內；以及多個第二彈性密封件，設置於該些第四凹槽，且接觸該第三軸部。
5. 如請求項1所述的傳動裝置，其中該本體包括：一第一部分，其中該第一空間、該第二空間及該第三空間設置於該第一部分；一第二部分，連接該第一部分，其中該第四空間設置於該第二部分；以及一第三部分，固定於該第一部分外。
6. 如請求項5所述的傳動裝置，其中該水冷式冷卻系統包括：一冷卻液流道，環繞設置於該第一部分及該第三部分之間；一進水流道，設置於該第二部分，且連接該冷卻液流道；一出水流道，設置於該第二部分，且連接該冷卻液流道；以及一隔離部，設置於該冷卻液流道，且隔離於該進水流道及該出水流道之間。
7. 如請求項1所述的傳動裝置，其中該傳動軸的材料包括導磁材料。
8. 如請求項1所述的傳動裝置，其中該基座的材料包括非導磁材料。

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