[實用新型]一種真空分子泵用霍爾永磁無刷直流高速電機

有效

• 申請號: 201521144132.8
• 申請日: 2015-12-31
• 公開（公告）號: CN205283363U
• 公開（公告）日: 2016-06-01
• 發明（設計）人: 項海銘;洪申平;畢劉新;沙宏磊;俞天野
• 申請（專利權）人: 天津飛旋科技研發有限公司
• 主分類號: H02K29/08
• 分類號: H02K29/08;H02K11/02
• 代理公司: 浙江英普律師事務所 33238
• 代理人: 陳俊志

技術領域

本實用新型涉及一種真空分子泵，特別是一種真空分子泵用霍爾永磁無刷 直流高速電機。

背景技術

現有的真空分子泵是一種機械式真空泵，它通過高速旋轉的多級渦輪轉子 葉片和靜止渦輪葉片的組合進行抽氣，在分子流區域內對被抽氣體產生很高的 壓縮比，從而獲得所需要的高真空和超高真空性能。分子泵的抽氣機理是，在 分子流區域內靠高速運動的剛體表面傳遞給氣體分子以動量，使氣體分子在剛 體表面的運動方向上產生定向流動，從而達到抽氣的目的。由此可知：分子泵 的轉子葉片必須具有與氣體分子速度相近的線速度，具有這樣的高速度才能使 氣體分子與動葉片相碰撞后改變隨機散射的特性而作定向運動。分子泵的轉速 越高，對提高分子泵的各項性能越有利。同時，分子泵內為真空環境，電機定 轉子之間是不接觸的，電機轉子產生的熱量只能通過熱輻射來散發，而且分子 泵的使用工況是需要連續運行的，有時候一運行就是連續3個月，這些熱量會 慢慢的累積起來，因此需要電機損耗盡量小，產生的熱量盡量少，最好能在熱 輻射的情況下就能在較低溫度下達到熱平衡。傳統異步電機功率因素低，由其 是在高速下，功率損耗大，會產生大量的熱量，因此限制了分子泵向超高速發 展。而現有的有刷直流電機由于在高轉速下，電刷使用壽命極短也不適合采用。 因此本方案中只能才有直流無刷永磁電機，直流無刷永磁電機的功率密度高， 由其是在高轉速下能量損耗不到異步電機的50％，又因為分子泵的初始轉動慣 量非常大，普通的無霍爾直流無刷電機影響分子泵的啟動效果，因此本方案最 終確定采用霍爾永磁無刷直流電機。霍爾永磁無刷直流電機所采用的霍爾元件 容易受電機三相電流產生的電磁場干擾，而且霍爾元件在電機定子內不容易安 裝固定，導致這種電機批量生產非常困難。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是提供一種結構設計合理、裝配簡單、性 能穩定可靠、霍爾傳感器屏蔽措施好、便于批量生產的霍爾永磁高速電機。

本實用新型解決上述技術問題所采用的技術方案是設計了內轉子霍爾永磁 高速(無刷直流)電機，由電機轉子和電機定子兩大部分組成，其中電機轉子 由合金鋼芯軸、永磁片或永磁環、合金護套三個部件組成。合金鋼芯軸由于需 要保證強度要求，一般要經過多次退火處理；為了降低電機驅動部分的設計難 度和加強驅動部分的通用性，本方案電機采用1對級或是2對級方案，因此永 磁可以采用永磁環或是用永磁環均勻割開的永磁片方式，這樣便于保證永磁安 裝到芯軸上后的圓整度，永磁安裝到芯軸上采用高強度、耐高溫膠水固定；合 金護套采用高強度低損耗合金材料，也是通過采用高強度、耐高溫膠水與永磁 固定。

電機定子由定子鐵芯、線包繞組、霍爾傳感器及霍爾電路板、霍爾安裝基 座、灌封樹脂及電機外套筒、引出線六個部件組成。定子鐵芯由0.15-0.5mm厚 的硅鋼片疊壓組成，形狀為6磁極、12磁極或24磁極，磁極采用馬蹄形，沿圓 周均勻分布，為減小鐵損，磁極間隙設計小于4mm。線包繞組采用容易塑型的 自粘線，并采用多股方式，這樣便于下線和整形，線包繞組與定子鐵芯及線包 繞組相互之間采用絕緣紙進行屏蔽保護。方案中采用6個霍爾傳感器，按圓周 均勻分布在電機定子內圓，即每隔60°安裝一個，將6個霍爾3個一組分成兩 組，實際使用時只選用其中相鄰的3個，另外3個備用，為簡化線路設計，便 于霍爾的安裝，我們設計了專門的霍爾電路板來焊接固定霍爾的引腳，同時為 了屏蔽電機電磁場對霍爾傳感器的影響，我們在霍爾電路板四周包裹了銅網屏 蔽層。由于分子泵轉速很高，達到每分鐘20000轉以上，因此霍爾傳感器之間 微小的相位差也會對電機的性能和使用效果產生很大的影響，因此為了減小這 種誤差和提高生產效率，我們還設計了專門用來固定霍爾位置的霍爾安裝基座， 通過安裝基座，霍爾傳感器的相對位置被嚴格的固定住了，保證了霍爾傳感器 的高可靠性。為了優化電機定子與外殼的導熱性能，我們還對安裝完的電機定 子用導熱性能良好的環氧樹脂進行灌封，由于樹脂外形尺寸不容易控制，我們 同時設計了電機外套筒，通過最后加工電機外套筒來保證電機定子的裝配精度。 引出線采用絕緣層為鐵氟龍材料的高溫線，引出線分兩股從電機定子兩端分別 引出，走大電流的電機三相電流引出線為一端，霍爾傳感器的信號線為另一端， 同時對霍爾傳感器的引出線進行加套屏蔽保護，這樣就能為霍爾傳感器有效的 屏蔽了周圍的電磁場干擾。