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·22·磁力轴承

引用格式：赵微，赵川，孙凤，等.划片机主轴偏心补偿式永磁轴承磁力特性分析［J］.轴承，2025（8）：22-29.

ZHAOW，ZHAOC，SUNF，etal.Analysisonmagneticcharacteristicsofeccentricity-compensatedpermanent

magnetbearingsfordicingmachinespindle［J］.Bearing，2025（8）：22-29.

划片机主轴偏心补偿式永磁轴承磁力特性分析

赵微，赵川，孙凤，徐方超，赵芳

（沈阳工业大学机械工程学院，沈阳110870）

摘要：针对划片机无膜划切时，在启停阶段承载力不足导致主轴与轴承直接接触等问题，提出了一种磁悬浮轴

承与气体动压轴承共同支承的划片机主轴系统。设计径向偏心永磁轴承结构，其定子磁环与转子磁环轴向偏

移布置，永磁轴承和气体轴承关于轴向电磁轴承两侧对称布置；基于分子电流法建立适用于偏心永磁轴承的理

论模型，积分定义法计算其承载力，并对转子在径向和轴向偏离中心位置时的力学特性进行分析；搭建偏心永

磁轴承力学性能测试平台，对永磁轴承承载力进行试验验证。结果表明：基于分子电流法的理论模型具有较高

精度，两侧的偏心永磁轴承能够提供6.4N径向力补偿转子重力，单侧提供34N轴向力，两侧轴向力相互抵消，

使主轴悬浮于中心位置，满足启停阶段划切要求。

关键词：磁力轴承；气体动压轴承；承载力；分子电流；结构设计

中图分类号：TH133.31文献标志码：B

DOI：10.19533/j.issn1000-3762.202501001

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划片机是半导体制造工艺的关键设备，通常由定位精度以及系统的动态响应性能提出了更严格

气体轴承、磨削主轴、高速电动机、冷却系统及刀［2］

的要求。在气体轴承支承的电主轴系统中，启

盘等组成。主轴高速旋转带动刀盘进行强力磨削，停阶段由于转速较低，导致主轴的支承力不足，主

实现集成电路的分离工艺。电主轴作为强力磨削轴与轴承之间发生直接接触，造成干摩擦现象，从

的执行部件，其运转的平稳性直接影响切割精而引发主轴的变形和损伤，降低系统的稳定性和

［1］

度。划切工艺对于主轴的转速及定位精度等均使用寿命。

有较高要求。目前，主流厂家如沈阳和研科技公司磁悬浮轴承因其无摩擦、无需润滑和可主动

生产的DS9260系列与DISCO公司生产的DFD6561控制等优点，广泛应用于高精度设备中。JEONG

系列精密划片机的最高转速均达60000r/min，前［3］

等设计了一种由主动磁轴承和箔片动压气体轴

者在最大定位距离170mm的定位精度不大于承组成的磁气混合轴承，通过控制磁轴承调节阻

0.004mm，后者在最大定位距离310mm的定位精尼，提高系统动态稳定性。划片机中增加磁悬浮

度不大于0.002mm。随着半导体行业发展，晶圆轴承可提高极限转速，并改善动态性能。同时，大

越来越薄，划道窄至30～40μm，对主轴的稳定性、量学者对永磁轴承新型结构设计、承载性能理论

推导及应用场合等方面进行了深入研究。李贺

收稿日期：2025-01-03；修回日期：2025-02-20