一种独创的磁力传动式真空动密封方法

磁力驱动真空动态密封

磁力传动式真空密封有两种形式。一种是磁流体真空密封，另一种是非接触式磁力传动真空动态密封。

磁流体真空动密封具有低的泄漏率，作为液体密封具有摩擦功耗小、结构简单、使用方便等优点，但它不适用于超高真空，因为超高真空系统一般要进行250℃以上的长时间烘烤，而磁流体载体耐受不了这么高的温度；另外载体也会有蒸发、凝结以及磁性微粒凝聚等问题，也可能与被密封的介质发生物理或化学作用，其使用范围受到一定限制。

而非接触式磁力传动真空动密封，在过去也有过，但仅限于传递小转矩、低转速。由于永磁材料本身的性能而限制了使用范围。自从开发了钴基稀土永磁材料后，甘肃省科学院磁性器件研究所研究了新材料的特性，并总结了一套独创的磁路设计方法，使得磁力传动真空动密封的应用得到极大的拓展，目前已经广泛地用于真空动密封技术领域。

1.工作原理及特点

磁力传动装置真空动密封的原理如图5所示。图5（a）是依靠电机带动外面磁转子旋转后，通过永磁体产生的磁力作用，将运动传递到与工作轴相连接的内磁转子上，从而实现动力传递的目的。密封是通过设置在内、外面磁转子中间气隙的隔离密封套，将内磁转子与工作轴一起封闭在真空容器内而实现的。

图5（b）磁力来源于旋转电磁线圈。该线圈通电后，产生旋转磁场用以带动被隔离密封套封闭在真空容器内的内磁转子旋转从而达到动力输送的目的。

图5 磁力传动装置真空动密封原理

1.被传动轴；2.内磁转子；3.隔离密封套；4.外磁转子；5.主动轴；6.旋转电磁线圈；7.转子

磁力传动用于真空动密封的特点如下：

①磁力传动真空动密封对真空容器内的真空几乎没有影响，可达到零泄漏；

②动力传送轴与真空容器壁不相接触，变转矩传递的动密封为静密封、密封性能可靠，在传送运动过程中除密封隔离套受压差的影响外，不承受其他载荷；

③密封件之间无运动摩擦，不但消除了对真空容器内的污染，而且也消除了摩擦功耗。

对于这种密封装置，除了应注意磁场的存在对周围环境的干扰外，还应注意的主要问题是隔离密封套材料的选择。若采用金属材料，由于隔离套处于正弦交变磁场中产生涡流电流，由此而引起的涡流效应所产生隔离套温度的升高，不但会影响永磁体的退磁，而且也易于引起真空泵中油的温升。因此，在使用中应注意选择导磁性小的高性能金属材料，或选用非金属材料并配合适当水冷或风冷等冷却方法来解决这一问题。

2.分类及选择

磁力传动真空动密封连接装置可按图6所示的不同方法进行分类。

选择磁力传动真空动密封装置时，主要应从真空设备要求传递运动的方式、真空容器内压强的高低以及容器内从事真空工艺的具体要求等方面加以考虑。如传递旋转运动，压强高于10-5Pa，磁力驱动介质为气体时，可选用图7所示的同轴圆筒形磁力传动真空动密封装置，其内磁转子可采用永磁体进行工作。如果条件不变，被抽容器内压强低于10-5Pa处于超高真空状态时，则应将图7中的内磁转子上的永磁体用软磁材料来取代，以避免超高真空下烧烤时温度过高引起内磁转子上永磁体退磁而影响磁力驱动密封装置的性能。

图6 磁力传动真空动密封连接的分类

图7 同轴圆筒形磁力传动真空动密封装置示意

1.外磁转子；2.隔离密封套；3.内磁转子；4.滚动轴承图

若采用同轴式圆筒形密封隔离套在结构上有困难时，也可采用如图8所示的平盘式磁力传动真空动密封装置。如果需要选用直线式或复合运动式的密封结构时，可以结合上述各种类型的特点和实际应用的需求选用如图9所示的组合式（具有复合运动的）磁力传动真空动密封装置。

图8 平盘式磁力传动真空动密封装置结构示意

1.滚动轴承；2.内磁转子；3.隔离密封板；4.外磁转子

图9 组合式磁力传动真空动密封装置结构示意图

1.轴承导轨架；2.筒状隔离密封套；3.外滚动轴承；4.外磁转子；

5.内磁转子；6.转轴；7.法兰；8.样品托