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Phytron電機在真空環(huán)境中的使用
現(xiàn)代工廠，例如LED或OLED的生產(chǎn)中會越來越多涉及到真空環(huán)境；自上世紀90年代起在晶圓生產(chǎn)過程中廠家設法避免微小灰塵的進入。當今的生產(chǎn)過程 如噴鍍（將固體材料物質(zhì)以粒子的形式在另一物體表面形成一層很薄、精確的涂層）會摻雜空氣中其他物質(zhì)。
為什么不可以將電機直接工作在真空罐中？這樣會比較簡單。普通的電機由于散發(fā)微小粒子和分子沉淀會污染真空罐。其中的有機物比如潤滑脂，粘合劑，絕緣層和其他物質(zhì)會有氣體產(chǎn)生，而將普通電機用在真空環(huán)境中會帶來污染真空罐或其他精密儀器的風險。真空環(huán)境中，普通電機所散發(fā)氣體量，取決于電機自身等級和工作環(huán)境溫度，或許普通的電機可以偶爾能工作在低真空環(huán)境中，但是在高真空和超高真空環(huán)境中是絕對無法使用的。
來自Phytron-Elektronik GmbH公司的市場和產(chǎn)品戰(zhàn)略總監(jiān)AlexanderHarzold 說“一個外科醫(yī)生永遠不會用帶有灰塵的雙手實施手術。同樣，為了滿足真空應用，一個工程師會考慮選擇合適的材料和適當?shù)目刂品椒ā２⒉皇撬械碾姍C都可以在真空中正常工作，并不是所有的電機都適合真空使用”
由于無法直接用在真空罐中，因此普通電機通常被安裝在真空罐外部，此時放置在真空罐內(nèi)部的機械裝置通過導孔（真空罐壁于外部連接部分）被外部電機所驅(qū)動。雖然這種方式看起來可以節(jié)省真空罐內(nèi)部的空間，但是如果想通過外部的電機實現(xiàn)真空罐內(nèi)部多維機械運動控制，這樣做法顯然會受到很大制約，即使可以實現(xiàn)，采用這種方式的成本也會很高，真空罐內(nèi)部空間會被大量復雜的、額外的機械部件所占用。
另一個方面，使用普通電機通過導孔與真空罐內(nèi)部連接并不代表沒有風險，導孔的密封本身就一個隱患，最糟糕的情況可能會是由于內(nèi)外壓強差真空失去控制，導致真空罐內(nèi)真空受到污染，影響整批產(chǎn)品生產(chǎn)。在這種情況下，唯一能做的只能更換泄露部件，罐內(nèi)需要重新抽真空，根據(jù)不同的真空罐尺寸和真空度等級，重修時間可能需要幾個小時甚至是需要幾天的時間，如此一來會造成相當大的生產(chǎn)損失和大量的電能浪費。
實現(xiàn)多軸機械控制很容易！！！
“為了在真空中分析固體樣品的質(zhì)譜，它們不得不使用激光一個接一個得吸附樣品，為了實現(xiàn)這個目的，需要二維的精密定位平臺。動密封？是否能阻止真空？或者在電機上加一個軸密封？工程師不得不思索尋找阿喀琉斯之踵（原指阿喀琉斯的腳跟，因是其唯一一個沒有浸泡到神水的地方，是他唯一的弱點。后來在特洛伊戰(zhàn)爭中被人射中致命，現(xiàn)在一般是指致命的弱點，要害）持久的解決方案”Dr.Jens Hohadorf(Bruker DaltonicsGmbH 研發(fā)部主管 http://www.bruker.com)解釋說。乍一看 使用橡膠密封的導孔是一種很成本很低的方法，但是從可靠性和耐久性方面而言，這種方式無法獲取詳細的分析數(shù)據(jù)。這就是為什么在馬克斯·普朗克地外物理研究所許多大型真空設置中用到很多真空電機。盡管他們并不從事生產(chǎn)活動，但是緊湊的研究日程安排，確保在實驗過程中防止故障發(fā)生是很有必要的。使用真空電機，即使復雜的多軸機械裝置也很容易實現(xiàn)，例如使用電子顯微鏡通過X，Y，Z三維調(diào)節(jié)檢測真空環(huán)境中的樣本，就是一個很好的例子。
Dr.Jens Hohadorf還提到，復雜的傳輸部分例如磁性聯(lián)軸器或者波紋管不僅需要更多的空間，他們還需要額外的更多的能量，傳輸在真空中，而這種做法通常成本是非常昂貴的。Dr.Jens Hohadorf 說“真空電機直接安裝在那些需要力矩的機械部位是一種結構更緊湊、簡單和可靠的解決方案，Phytron真空電機的使用給我們工作代來很多便利”
直接將電機用在真空環(huán)境中會代來很多好處，但是對電機也有特殊要求：電機要能夠承受真空中的高溫，確保電機結構不發(fā)生變化，還有保證自身的精度。因此真空電機的外殼一般都采用不銹鋼材料，確保定位準確，運動過程中不產(chǎn)生任何氣體，這樣結構的電機也可以工作在一些極端環(huán)境中。此外為了確保電機使用壽命長，無氣體產(chǎn)生，高質(zhì)量的線圈絕緣材料和特種潤滑劑也是必需的。根據(jù)不同真空度和工作周期，各個部分的優(yōu)化組合也是很重要。
問題——真空中的溫度處理
需要特別關注的是真空中的溫度處理，由于真空中沒有空氣對流，熱量只能靠熱輻射和材料的熱傳導來消除。因此為了避免電機過熱，要根據(jù)實際使用的工作周期，選型中要帶有一定的安全余量。此外，還可以選擇集成在電機線圈中的溫度傳感器直接測出電機的溫度，通過控制電機的電流降低電機的問題，對熱量的有效控制可以延長電機的使用壽命。
在真空中使用真空電機最大的好處是減少真空泄露的風險。過程的穩(wěn)定性和可靠性是最重要的，特別是在工業(yè)生產(chǎn)過程中。電機，根據(jù)不同使用強度，使用一段時間后可能需要考慮更換軸承，而高質(zhì)量的真空電機在適當?shù)姆雷o和保養(yǎng)下，可以長時間使用。
在真空罐外部控制控制內(nèi)部的真空電機，必要的時候可以增加溫度傳感器實時檢測罐內(nèi)電機的溫度。對于一些特殊的比較大的系統(tǒng)，必須保證真空電機可以完全與外部的可編程控制器很好地融合在一起。從上世紀80年代，the Max Planck Institute 馬克斯普朗克研究所 http://www.cbs.mpg.de/index.html 開始使用IXE（Phytron早期產(chǎn)品）產(chǎn)品，該產(chǎn)品集成了可編程控制功能和大功率驅(qū)動部分。而如今，馬克斯普朗克研究所在使用Phytron新一代產(chǎn)品-柔性控制模塊phyMOTION（http://www.phytron.de/ ）新的控制器功能更加豐富，可以選配不同功率的驅(qū)動模塊2軸4軸8軸、AD輸入輸出模塊、編碼器反饋和溫度檢測模塊。支持Ethernet、Profibus、Profinet、RS232/485、USB和藍牙通信。可以使用自身的軟件編程界面，也可以通過LabView或者是選配的觸控式電腦屏幕控制。Phytron中國區(qū)經(jīng)理高偉TEL13812617052認為基于中國市場現(xiàn)狀，國內(nèi)也有一些研究所在研究生產(chǎn)真空電機，但是在體積上比較大，一般處于低真空。為了降低成本在驅(qū)動器方面可以使用價格相對便宜的國內(nèi)品牌，真空電機的價格，取決于電機的尺寸、真空等級和可選的減速機或Resolver
本文作者：Phytron中國代表處
高先生
TEL：13812617052
附：Phytron真空電機產(chǎn)品
VSS / VSH系列真空：真空，超低溫，高溫，太空應用
德國Phytron公司的VSS系列步進電機具有30多年的空間用應經(jīng)歷，這種特殊的2相混合式步進電機可以用在真空度達到10exp（-11）hPa.被用在許多特殊的場合，如超高溫，超低溫，高輻射場合
- 技術參數(shù)
- 用于真空環(huán)境中，最大真空度可達10-11 hPa（低，中，高，超高真空度）
- 可用于高溫環(huán)境中溫度范圍：-270℃--- +300℃
- 高輻射，輻射電阻可達106 J/kg
- 電機的力矩范圍3.4mNm—9.9Nm
- 可選器件
可選與其配套的驅(qū)動器，減速箱，電機剎車，編碼器，散熱片，聯(lián)軸器等
可用于絕對無塵室
VSS19.200;VSS25.200;VSS32.200;VSS42.200;VSS52.200
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