[发明专利]用于磁流变平面抛光的电控永磁式磁场发生装置

说明书

本发明提供了一种用于磁流变平面抛光的电控永磁式磁场发生装置。主要包括：互相连接的电路控制部分和磁回路结构部分，所述磁回路结构部分包括：电磁线圈、磁轭及铁芯、左磁极盘、右磁极盘、永磁体和磁极气隙，所述电路控制部分的输出电流流入所述电磁线圈，所述电路控制部分控制所述输出电流的方向和大小。所述电流控制部分包括：电源、电流方向控制电路、分压调节电阻，电流方向控制电路包括单片机和继电器开关。本发明利用电路控制部分不断控制磁线圈两端所产生磁场的方向，使得装置磁路发生变化，最终使得永磁体上方气隙处产生幅值大小与频率均可调整且能够用于磁流变平面抛光的脉动磁场。

技术领域

本发明涉及超精密加工技术领域，尤其涉及一种用于磁流变平面抛光的电控永磁式脉动磁场发生装置。

背景技术

随着半导体事业的迅猛发展，对半导体材料的抛光精度要求也越来越高，具体表现在对面形精度、表面质量以及亚表面破坏层的高要求，除此之外，加工过程稳定以及加工效率高的要求更是制约了半导体材料的批量化生产。为了使半导体材料这类难以加工的硬脆材料实现高效高质量的平坦化超光滑抛光，磁流变平面抛光的加工方法应运而生。

磁流变抛光是利用磁流变抛光液在磁场作用下的流变特性，对与之接触作用且有相对运动的工件实现微量去除的超光滑抛光方式。抛光过程中，脉动磁场能够使得抛光磨粒不断更新自砺，能够取得更高的效率与更好的抛光效果。磁场发生器作为磁流变抛光设备的核心部件，脉动磁场的形成则需要相应的磁场发生器才能实现。

现有的磁场发生器以磁体类型来看分为电磁式和永磁式，永磁式磁场发生装置的磁场分布稳定但难以实现交变控制，只能通过改变磁极盘与抛光盘之间的间隙来调整抛光盘中抛光区域的磁场强度和磁场分布，这使得永磁式磁场发生装置磁场强度和磁场分布的调整相对比较复杂，磁极间隙调整相对有限，过大的间隙容易造成抛光区磁场强度不够，另外由于磁极上方梯度磁场在竖直方向不是线性变化，使得该方法通过调整间隙来调整磁场强度和分布会很不精确，进而无法满足抛光需求。

对于电磁式磁场发生装置，虽然能更好地对抛光区磁场强度和磁场分布进行控制，但电磁式磁场发生装置的磁路结构设计和优化相对复杂，过长的磁路容易造成抛光区磁场强度和磁场分布形式无法满足抛光要求。

发明内容

本发明的实施例提供了一种用于磁流变平面抛光的电控永磁式磁场发生装置，以实现对工件表面进行磁流变抛光处理。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

一种用于磁流变平面抛光的电控永磁式磁场发生装置，包括：互相连接的电路控制部分和磁回路结构部分，所述磁回路结构部分包括：电磁线圈、磁轭及铁芯、左磁极盘、右磁极盘、永磁体和磁极气隙，所述电路控制部分的输出电流流入所述电磁线圈，所述电路控制部分控制所述输出电流的方向和大小。

进一步地，所述电流控制部分包括：电源、电流方向控制电路、分压调节电阻，所述电流方向控制电路、所述分压调节电阻都和所述电源串联连接，所述电流方向控制电路包括单片机和继电器开关。

进一步地，所述单片机控制所述继电器开关的动作，所述继电器开关通过改变所述电源的正负极所连开关的接入点来改变所述电磁线圈中电流的流向及通电时间，通过改变所述分压调节电阻的阻值来改变所述电磁线圈中电流的强度。

进一步地，在所述永磁体的磁极两端连有两条磁路，上方一条磁路是由左磁极盘、磁极气隙和右磁极盘构成，下方一条磁路是由左磁极盘、磁轭及铁芯和右磁极盘构成，电磁线圈位于下方磁路中并绕在铁芯上，

进一步地，所述电磁线圈和永磁体以并联形式接入磁路，所述永磁体的形状为U形，所述永磁体的两极与磁极气隙的方向相同。

进一步地，所述左磁极盘和所述右磁极盘采用栅条式结构，所述左磁极盘和所述右磁极盘上不同极性的栅条以相互交错的形式排布。