Phytron VSS系列步进电机应用和优势
在真空环境中实现精确定位，对电机提出了特殊要求——不仅要承受真空压力（防止气穴爆裂），还不能污染真空环境。Phytron公司通过选用合适的材料和优化的处理工艺，使VSS/VSH系列步进电机完美适用于真空环境。
专为真空环境设计
VSS/VSH系列步进电机基于数十年的航天特殊材料应用经验，专注于选用具有最小分子逸出率和耐高温特性的材料。这是实现高真空质量和科学、医疗应用中真实测量结果的前提条件。
步进电机在真空环境中特别适合精确定位，因为即使没有敏感的反馈装置，它们也能准确定位。这使得VSS/VSH步进电机能够应对极具挑战性的环境条件——辐射、低温环境，改良版甚至可用于太空环境。
由于步进电机在保持位置时不会产生抖动效应，这种技术非常适合精确定位光学仪器、反射镜、天线或样品，应用于高分辨率显微镜、粒子加速器或分子分析设备中。
技术亮点
VSS/VSH系列产品完全在德国制造，具有以下特点：
2相步进电机
保持扭矩：3.4 mNm 至 13 Nm
直径范围：19 至 125 mm
标准步数：200步
步进精度：1.8°时±5%
工作电压：19-57尺寸：70 VDC；80-126尺寸：120 VDC
排气孔设计：避免气体滞留
性能与寿命
Phytron真空电机采用的技术也应用于当今最具挑战性的项目中——从各类卫星到火星车"好奇号"：Phytron电机在遥远的世界中驱动着各类应用，具有高精度、高可靠性和耐用性。在规格范围内运行时，高品质组件和经过验证的设计确保了电机的可靠性。
清洁度保障
用于超高真空(UHV)的Phytron电机只选用符合欧洲航天规范(ECSS)要求的材料。每种材料的总质量损失(TML)值<1%，挥发性可凝物(CVCM)值<0.1%。UHV电机采用双层真空密封包装。
可选配置
VGPPL精密行星齿轮或谐波驱动齿轮
K型热电偶/Pt100电阻传感器
旋转变压器
双轴设计
定制化解决方案
适用于腐蚀性环境
符合ISO 5级洁净室标准(ISO 14644-1)
带主轴电机
核心技术：材料与工艺的完美结合
调质处理
优质材料与特殊调质工艺的结合使VSS/VSH电机具有极低的逸气率，根据应用需求可实现10⁻¹¹ Pa的真空度。UHV电机的各个组件（如绕线定子）在安装前都经过特殊调质处理，防止逸气材料沉积在滚珠轴承或电机内部。
组装完成的电机在真空室中通过Phyton工艺进行至少200°C的脱气处理。可根据要求提供更高的脱气温度。经验法则：脱气温度每升高100°C，逸气率降低一个十进制数量级。在实际应用中，电机的工作温度应始终比脱气温度至少低40°C。
温度管理
UHV电机选用的所有材料可承受高达300°C的短期绕组温度。由于真空中缺乏对流，电机可能快速升温，通常在高温水平下工作——具体取决于工作周期。
UHV电机中集成了热电偶，可精确监控绕组温度。所有真空电机也可选择铂探头(PT)或客户特定传感器替代热电偶，有效防止电机过热。
粘合剂
粘合剂在强度、延展性、低逸出率和耐热性方面达到最佳平衡。逸气率(TML, CVCM)符合欧洲和美国航天标准。第一种粘合剂即使在4K温度下也不脆化，第二种粘合剂在300°C绕组温度下短期仍能保持足够强度而不受损。
轴承技术
使用无润滑球轴承可能导致所谓的"冷焊"，使轴承性能下降甚至完全卡死。因此，在应用条件允许的情况下，建议使用润滑球轴承。需要特殊的真空润滑脂，不仅具有低逸气率，还能延长轴承寿命。
针对低温环境，有适用于-50°C甚至-70°C的特殊润滑剂，但粘度较高，效率会相应降低。在低温环境下，建议使用干润滑轴承。
抗辐射性能
随着真空等级的提高，电机也相应设计用于更高辐射剂量，可在辐射源附近使用（如医学和研究领域）。精细真空电机只能安全用于高达10 J/kg的剂量，而UHV电机可在高达10⁶ J/kg的剂量下安全运行。
未设计用于辐射环境的电机不仅绝缘和粘合剂会退化——尤其是滚珠轴承的润滑脂会劣化，降低效率，最终导致电机卡死。
结构设计
按照高真空等级的常规做法，所有结构元件如外壳、法兰和轴均由不锈钢制成。后法兰上的排气孔可实现快速抽空和吹扫，防止气体滞留。磁路的所有结构元件都经过防腐处理，可在正常环境中临时操作。
使用注意事项
VSS/VSH电机主要为真空应用设计。虽然磁路组件基本具有防腐保护，但电机应在洁净室和洁净箱中操作。必须使用原包装存放，操作时应佩戴适当的手套。
由于转子带有磁性，必须在洁净环境中操作，防止金属颗粒被吸入电机内部。金属颗粒可能导致操作性能下降、寿命缩短甚至电机卡死故障。
真空等级分类
特性 HV UHV（固体润滑） UHV（油脂润滑） UHVC1低温1（固体润滑） UHVC2低温2（固体润滑）
绕组温度[°C] -20...+200 -20...+300 -20...+300 -200...+40 -270...+40
真空等级[hPa] 10⁻⁷ 10⁻¹¹ 10⁻¹¹ 10⁻¹¹ 10⁻¹¹
温度传感器 可选 K型 K型 可选 可选
抗辐射[J/kg] 10⁻⁷ 10⁶ 10⁶ 10⁶ 10⁶
组件调质 可选 是 是 - -
Phytron首次脱气 - 是 是 是 是
TML [%] - <1 <1 <1 <1
CVCM [%] - <0.1 <0.1 <0.1 <0.1
真空应用中的降额-占空比设计
在真空中运行的电机根据其工作周期会迅速升温。在正常电流驱动下，几分钟内即可达到最高温度。因此，需要监测电机温度（K型元件）或设计具有足够停歇时间的工作周期，使电机始终保持在安全温度水平。
温升曲线（真空环境，环境温度20°C）显示：
VSS 57电机在400 rpm转速下，以50%额定电流驱动时，由于欧姆损耗较小，升温时间比全额定电流驱动时长
VSS 32电机以50%额定电流和200 rpm转速驱动时，稳态温度在安全范围内
较高转速会增加磁损耗，因此应尽可能避免高速运转，以减少热损耗并保护轴承
旋转变压器（Resolver）选项
与可变差动旋转变压器式旋转变压器相比，R02010和R03620型旋转变压器采用恒定气隙设计，对偏心率和杂散磁场不敏感，可直接连接到标准的旋转变压器-数字转换器(R/D)。
该旋转变压器适用于超高真空和低温环境——可根据要求提供UHVC2(4K)等级。
精度：±60角分(1°)
Kapton引线，500 mm长
温度监测传感器
K型热电偶
Phytron在真空和低温步进电机中使用K型(NiCr-Ni)热电偶，温度范围-270至+1370°C，精度等级1。K型是采用镍基合金导体的金属热电偶，符合IEC 584标准。
Pt100电阻温度传感器
Phytron在真空和低温步进电机中使用Pt100电阻传感器，温度范围-200至+300°C。这些精密传感器适用于极端工业和实验室条件，由缠绕电阻丝构成，安装在圆柱形陶瓷壳体内。
绝缘温度传感器集成在电机绕组中，对绕组温度变化的响应时间非常短。传感器始终安装在两相之间，因此可以持续测量温度（即使只有一个电机相位通电）。
应用领域
Phytron的真空电机、功率级和控制器广泛应用于各类场景：
粒子加速器和X射线测量系统（PETRA III, PANTER, FERMI, PAL, SOLEIL等）
分子分析设备
电子显微镜
溅射系统
低温恒温器
质谱分析
