永磁傳動(dòng)技術(shù)可實(shí)現(xiàn)“零泄漏”的絕對(duì)密封，利于這一特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用在真空設(shè)備中以獲得高潔凈度、高真空度的作業(yè)環(huán)境。本文首先闡述了永磁傳動(dòng)原理，針對(duì)永磁驅(qū)動(dòng)技術(shù)在真空設(shè)備動(dòng)密封的應(yīng)用，綜述了關(guān)鍵技術(shù)的研究現(xiàn)狀，介紹磁力驅(qū)動(dòng)技術(shù)在真空獲得設(shè)備、真空工程技術(shù)、真空機(jī)器人領(lǐng)域的應(yīng)用，最后就真空磁力驅(qū)動(dòng)動(dòng)密封技術(shù)今后的研究與發(fā)展方向進(jìn)行了探討。

　　現(xiàn)代科學(xué)實(shí)驗(yàn)和工業(yè)生產(chǎn)中的真空設(shè)備涉及到需要在真空室外驅(qū)動(dòng)真空室內(nèi)器件的運(yùn)動(dòng)。真空設(shè)備的密封具有一定的特殊性，比帶壓設(shè)備的密封困難。真空密封要求具有兩種功能，一種阻止軸承潤(rùn)滑油漏入真空空間和外部空間；另一種是密封件把真空內(nèi)腔與外腔分割開(kāi)，保持要求的真空度。目前采用較多的是標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)械密封和帶加強(qiáng)環(huán)的骨架真空橡膠密封。運(yùn)行一段時(shí)間后，由于密封副的磨損，泄漏現(xiàn)象普遍存在。漏油浪費(fèi)資源、污染環(huán)境，進(jìn)氣影響真空獲得率，這是用戶普遍反映的問(wèn)題。磁流體密封是一種密封效果較好，使用壽命長(zhǎng)的動(dòng)密封型式，功耗小，但應(yīng)用場(chǎng)合受到某些條件限制。磁力驅(qū)動(dòng)技術(shù)將動(dòng)密封轉(zhuǎn)化為靜密封，可以實(shí)現(xiàn)向真空容器中傳遞各種不同運(yùn)動(dòng)并避免外界氣體侵入，保持容器內(nèi)的真空度，保證產(chǎn)品的質(zhì)量。因此真空技術(shù)網(wǎng)(http://203scouts.com/)認(rèn)為磁力傳動(dòng)技術(shù)在真空密封領(lǐng)域具有廣闊的發(fā)展前景。

1、永磁傳動(dòng)裝置工作原理

　　圖1 為一永磁傳動(dòng)( PMD) 機(jī)械簡(jiǎn)圖，由真空室1、內(nèi)磁轉(zhuǎn)子2、隔離套3、外磁轉(zhuǎn)子4 和原動(dòng)機(jī)5組成，2、4 構(gòu)成永磁聯(lián)軸器。工作機(jī)裝在內(nèi)磁轉(zhuǎn)子軸上，外磁轉(zhuǎn)子裝在原動(dòng)機(jī)軸上。內(nèi)、外轉(zhuǎn)子是靠磁力線聯(lián)系起來(lái)。內(nèi)磁轉(zhuǎn)子外緣、外磁轉(zhuǎn)子內(nèi)緣分別裝有m 個(gè)偶數(shù)磁塊，N、S 磁極交替排列，其磁路排列見(jiàn)圖2。

　　將磁路展開(kāi)成平面模型如圖3。當(dāng)主動(dòng)磁轉(zhuǎn)子A 以速度u 運(yùn)動(dòng)時(shí)，根據(jù)同性相斥，異性相吸的原理，A 對(duì)B 的拉力為F1、推力為F2，二力的合力F =F1 + F2，在運(yùn)動(dòng)方向的分量即牽引力，而在垂直于運(yùn)動(dòng)的方向的分量相互抵消。當(dāng)P < F、c < b /2 時(shí)，A以速度u 運(yùn)動(dòng)，B 也以同樣的速度v = u 運(yùn)動(dòng)，所以磁力傳動(dòng)器又稱為同步磁力偶合器。

圖1 PMD 機(jī)械簡(jiǎn)圖 圖2 磁路排列 圖3 PMD 平面模型

4、發(fā)展趨勢(shì)與展望

　　PMD 技術(shù)并非簡(jiǎn)單的同性相斥，異性相吸，它是集磁學(xué)、機(jī)械學(xué)、材料學(xué)、精良制造與精心使用于一體。世界一流的專業(yè)生產(chǎn)廠，他們的產(chǎn)品在世界享有盛譽(yù)，以至于我們無(wú)法仿制，其原因就在如此。

　　目前，磁力驅(qū)動(dòng)裝置相對(duì)傳統(tǒng)機(jī)械驅(qū)動(dòng)裝置存在的主要問(wèn)題是磁轉(zhuǎn)矩小效率低，滿足不了大功率磁驅(qū)動(dòng)器的設(shè)計(jì)與制造要求，需要進(jìn)一步研究大功率、高性能的真空磁力驅(qū)動(dòng)器。永磁材料的性能、磁路的設(shè)計(jì)、金屬隔離套的渦流損耗等影響磁力耦合器的磁轉(zhuǎn)矩。因此，應(yīng)根據(jù)工作條件和要求合理選擇性能優(yōu)越磁性材料，優(yōu)化磁路設(shè)計(jì)，開(kāi)展聚磁技術(shù)研究，選用高電阻率材料的金屬隔離套，或發(fā)展新型隔離套，如復(fù)合型雙層隔離套，來(lái)減小渦流損耗以提高轉(zhuǎn)矩，向大型化耐高溫方向發(fā)展。

　　大量實(shí)踐證明，磁力驅(qū)動(dòng)器的不成功或不可靠主要原因來(lái)自軸承，在真空環(huán)境中的軸承要求無(wú)潤(rùn)滑，否則將會(huì)對(duì)真空環(huán)境增加污染物，降低真空清潔度。因此對(duì)真空環(huán)境的支承研究尤為重要。真空環(huán)境下工作，常常對(duì)工況不能直接觀察，需要借助監(jiān)控儀器，并能自動(dòng)控制操作。集電機(jī)監(jiān)控、軸承磨損監(jiān)控、過(guò)強(qiáng)振動(dòng)監(jiān)控、隔離套溫度監(jiān)控、工況監(jiān)控、冷卻循環(huán)系統(tǒng)監(jiān)控于一體的自動(dòng)控制技術(shù)勢(shì)在必行。

　　隨著環(huán)境法案、產(chǎn)品責(zé)任法規(guī)的逐漸完善與普及，也伴隨著技術(shù)革新，軸承材料和磁場(chǎng)強(qiáng)度等技術(shù)改進(jìn)，在高潔凈度、超高真空等工況的真空領(lǐng)域里，磁力傳動(dòng)為解決動(dòng)密封問(wèn)題，其應(yīng)用具有很大的發(fā)展空間。為此，需要做的工作是：

　　(1) 提高解析法計(jì)算的精度，運(yùn)用優(yōu)化算法，對(duì)永磁機(jī)械進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)研究；

　　(2) 運(yùn)用有限元分析軟件對(duì)永磁機(jī)械進(jìn)行三維磁場(chǎng)更精確的數(shù)值計(jì)算；

　　(3) 磁性聯(lián)軸器方型磁體、瓦型磁體，徑向、切向、軸向充磁對(duì)傳動(dòng)性能影響研究；

　　(4) 不同材料隔離套、不同介質(zhì)對(duì)磁場(chǎng)的影響；

　　(5) 運(yùn)用有限元分析軟件，結(jié)合機(jī)械動(dòng)力學(xué)仿真軟件，如ADAMS，進(jìn)行虛擬樣機(jī)模擬研究；

　　(6) 探索新型磁路的聚磁效應(yīng)來(lái)增加磁力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)氣隙處的磁場(chǎng)強(qiáng)度；

　　(7) 研究包封、基體層材料、軛鐵的影響; 磁阻、漏磁、渦流、溫度和有關(guān)動(dòng)態(tài)問(wèn)題的效應(yīng)；

　　(8) 自動(dòng)一體化實(shí)驗(yàn)測(cè)試平臺(tái)的研制；

　　(9) 真空設(shè)備以PMD 替代機(jī)械密封的應(yīng)用與推廣。

5、結(jié)束語(yǔ)

　　大氣環(huán)境與真空環(huán)境之間的動(dòng)力傳遞與密封隔離一直是密封界的追求。傳統(tǒng)的傳動(dòng)和密封方式很難保證密封室的高真空度與潔凈度。隨著現(xiàn)代磁學(xué)的研究，發(fā)明了PMD 技術(shù)。磁力傳動(dòng)是應(yīng)用永磁材料所產(chǎn)生的磁場(chǎng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)力或轉(zhuǎn)矩( 功率) 的無(wú)接觸傳遞的一種新技術(shù)。磁力泵、磁力釜、磁力閥等已成功地解決流體的絕對(duì)密封。毫不例外，該技術(shù)應(yīng)用于真空機(jī)械設(shè)備的動(dòng)密封，將轉(zhuǎn)動(dòng)軸的動(dòng)密封轉(zhuǎn)化為靜密封，實(shí)現(xiàn)外界環(huán)境的氣體、塵埃粒子向真空環(huán)境的零泄漏—高潔凈度; 真空環(huán)境的負(fù)壓獲得—高真空度。為此，要著重解決磁傳動(dòng)的耐高溫、效率與成本問(wèn)題。