[發明專利]一種磁懸浮分子泵失穩恢復控制方法

有效

• 申請號: 201110186730.1
• 申請日: 2011-07-05
• 公開（公告）號: CN102251979A
• 公開（公告）日: 2011-11-23
• 發明（設計）人: 張剴;武涵;李奇志;張小章;鄒蒙
• 申請（專利權）人: 北京中科科儀技術發展有限責任公司;清華大學
• 主分類號: F04D27/00
• 分類號: F04D27/00
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 張杰

技術領域

本發明涉及一種磁懸浮分子泵控制方法，具體地說是一種磁懸浮分子泵失穩恢復控制方法。

背景技術

分子泵是利用高速旋轉的轉子把動量傳輸給氣體分子，使之獲得定向速度，從而被壓縮、被驅向排氣口后為前級抽走的一種真空泵。磁懸浮分子泵是利用磁軸承產生電磁力使轉子懸浮在空中，實現轉子和定子之間無機械接觸且轉子位置可主動控制的一種新型高性能分子泵。由于磁懸浮分子泵具有無摩擦、無需潤滑、無污染、高速度、壽命長等優點，因此磁懸浮分子泵廣泛用于高真空度、高潔凈度的真空獲得領域。

由于磁懸浮分子泵是一種高速旋轉的機械，它依靠磁軸承將其轉子懸浮在空中。為了在磁軸承斷電或出現故障無法正常工作的情況下支撐轉子轉動，設置有徑向保護軸承和軸向保護軸承，徑向保護軸承和軸向保護軸承一般都是機械軸承。由于磁懸浮分子泵的工作轉速在幾萬轉以上，如果其轉子在工作轉速下跌落，轉子會跌落到保護軸承上，保護軸承會受到巨大沖擊。轉子在保護軸承上無規則運動，會造成保護軸承嚴重磨損，如果不及時恢復轉子的正常懸浮，將使保護軸承壽命大大縮短。當轉子跌落到保護軸承上以后，轉子進入非線性運動狀態，普通磁軸承控制系統無法恢復磁懸浮分子泵正常工作，因此磁懸浮分子泵需要設置失穩恢復控制系統。

專利文獻EP2006556A1中公開了一種磁懸浮分子泵失穩恢復裝置，該裝置利用位置傳感器和轉速傳感器測量并計算出失穩后轉子的位移矢量和轉子線速度，然后利用控制算法選擇合適的恢復力，來使轉子從失穩狀態下恢復。該方法需要通過大量測試得到合適的恢復力的值，來建立該專利中所述恢復力表，且得到恢復力值后需要選擇合適的權重因子與該專利中所述的第一控制器輸出進行疊加。使用該控制系統，如果分子泵型號不同，或者轉子跌落情況并不在預先設定的數據庫中，該控制器內存儲的參數可能無法實現其失穩恢復功能。

發明內容

為此，本發明所要解決的技術問題在于現有技術中的磁懸浮分子泵的失穩恢復系統需要大量的測量數據、存在數據盲點、失穩恢復功能受測試數據的限制，從而提出一種無需進行大量測量、具有更好失穩恢復效果的磁懸浮分子泵失穩恢復控制系統和方法。

為解決上述技術問題，本發明的磁懸浮分子泵失穩恢復控制方法，包括如下過程：

（1）磁懸浮分子泵的轉子失穩后，磁懸浮分子泵控制器切換到失穩恢復控制器，所述失穩恢復控制器關閉磁懸浮分子泵電機，并利用電機剎車系統使電機迅速降速；

（2）所述失穩控制器關閉磁懸浮分子泵抽氣口和前級機械泵抽氣閥，然后打開磁懸浮分子泵放氣閥放入空氣，隨后關閉所述磁懸浮分子泵放氣閥；

（3）根據所述轉子重心位置狀態，選擇首先恢復所述轉子在下徑向或上徑向上正常懸浮，然后恢復所述轉子在另一徑向上的正常懸浮，所述轉子在下徑向和上徑向均能正常懸浮后，恢復所述轉子在軸向正常懸浮，從而實現所述轉子重新懸浮；

（4）所述轉子重新懸浮后，磁懸浮分子泵控制器切換到正常工作控制器，打開前級機械泵抽氣閥繼續抽氣，重新啟動磁懸浮分子泵電機，利用真空計測量分子泵的泵體內的真空度，當分子泵泵體內的真空度達到要求后，打開所述磁懸浮分子泵抽氣口，恢復所述磁懸浮分子泵正常工作。

在所述步驟（3）中，所述轉子的重心在所述上徑向磁軸承和所述下徑向磁軸承之間，設上徑向磁軸承和下徑向磁軸承之間的距離為L，所述轉子的重心位置可能的狀態如下：

A狀態：所述轉子的重心與上徑向磁軸承之間的距離為[0,0.25L）;

B狀態：所述轉子的重心與上徑向磁軸承之間的距離為[0.25L,0.5L);

C狀態：所述轉子的重心與上徑向磁軸承之間的距離為(0.5L,0.75L);

D狀態：所述轉子的重心與上徑向磁軸承之間的距離為[0.75L,L];

E狀態：所述轉子的重心在上徑向磁軸承與下徑向磁軸承之間中點處，即其與上徑向磁軸承之間的距離為0.5L；

如果所述轉子的重心位置為A狀態或C狀態時，首先恢復所述轉子在下徑向懸浮，然后恢復所述轉子在上徑向懸浮，所述轉子在下徑向和上徑向均能正常懸浮后，恢復軸向懸浮，從而實現轉子重新懸浮；

如果所述轉子的重心位置為B狀態或D狀態時，首先恢復所述轉子在上徑向懸浮，然后恢復所述轉子在下徑向懸浮，所述轉子在下徑向和上徑向均能正常懸浮后，恢復軸向懸浮，從而實現轉子重新懸浮；