[發(fā)明專利]一種復(fù)合分子泵及控制方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810030100.7
• 申請日: 2018-01-12
• 公開（公告）號: CN108457873A
• 公開（公告）日: 2018-08-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 項海銘;王文建;洪申平
• 申請（專利權(quán)）人: 天津飛旋高速電機(jī)科技有限公司;天津飛旋科技有限公司
• 主分類號: F04D25/06
• 分類號: F04D25/06;F04D19/04;F04D27/00;F04D29/058
• 代理公司: 浙江英普律師事務(wù)所 33238
• 代理人: 陳俊志

本發(fā)明公開了一種復(fù)合分子泵及控制方法，其中的復(fù)合分子泵包括分子泵本體、控制器、磁懸浮軸承控制系統(tǒng)、永磁高速電機(jī)控制系統(tǒng)；所述控制器分別電性連接分子泵本體、磁懸浮軸承控制系統(tǒng)、永磁高速電機(jī)控制系統(tǒng)。本發(fā)明主動磁懸浮軸承采用集中反饋控制算法，以DSP為平臺，實現(xiàn)主動磁軸承的數(shù)字控制系統(tǒng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及真空獲得設(shè)備，具體涉及一種混合磁軸承磁懸浮復(fù)合分子泵及控制方法。

背景技術(shù)

目前，分子泵是根據(jù)分子運動規(guī)律而設(shè)計的機(jī)械渦輪式真空獲得設(shè)備，能夠獲得超高真空度，是加速器、電子對撞機(jī)、激光器等系統(tǒng)的必需設(shè)備，具有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。其抽氣機(jī)理是，在分子流區(qū)域內(nèi)靠高速運動的剛體表面?zhèn)鬟f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(chǎn)生定向流動，從而達(dá)到抽氣的目的。從分子泵的抽氣原理知：分子泵的轉(zhuǎn)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(jī)散射的特性而作定向運動。

分子泵主要應(yīng)用于太陽能光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)、半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)、真空鍍膜產(chǎn)業(yè)、藍(lán)寶石屏產(chǎn)業(yè)及科研院所。例如，半導(dǎo)體芯片制造業(yè)中一些關(guān)鍵工藝，如等離子刻蝕、薄膜生長等都需要在高真空下完成，同時在加工過程中會有氣體產(chǎn)生，從而引起真空度的大幅度降低，因而要求分子泵在較寬真空范圍內(nèi)有較大抽速以迅速提高真空度，需要分子泵經(jīng)常在壓強(qiáng)為幾帕至幾十帕?xí)r有較大的抽氣能力。隨著這些應(yīng)用領(lǐng)域的不斷發(fā)展和創(chuàng)新，要求分子泵也要隨時跟上相應(yīng)的技術(shù)水平，比如更小的體積、更低的功耗、360度無差別安裝等。

現(xiàn)有的分子泵主要分為傳統(tǒng)機(jī)械軸承支撐式分子泵和主動磁懸浮軸承支撐式分子泵。其中傳統(tǒng)機(jī)械軸承支撐式分子泵在運行過程中，分子泵轉(zhuǎn)子與機(jī)械軸承之間存在機(jī)械磨損，軸承需要定期更換，只能應(yīng)用于低端產(chǎn)業(yè)且也在逐步被淘汰；而現(xiàn)有的主動磁懸浮軸承支撐式分子泵用來懸浮分子泵轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的磁力都由主動磁懸浮軸承提供，這個磁力不僅要克服轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的自身重力還要克服轉(zhuǎn)子系統(tǒng)在高速運行過程中的擾動，所以發(fā)熱會較大，同時為了適應(yīng)分子泵能夠?qū)崿F(xiàn)360度任意安裝這種安裝方式，在設(shè)計過程中必須在徑向和軸向都留有較大的電磁力余量以保證可以根據(jù)客戶需要來安裝調(diào)試分子泵，這樣不僅浪費了設(shè)計空間也增加了設(shè)計成本，同時多方面的余量設(shè)計也最終增加了分子泵的損耗。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于提供一種復(fù)合分子泵及控制方法。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種復(fù)合分子泵，包括分子泵本體、控制器、磁懸浮軸承控制系統(tǒng)、永磁高速電機(jī)控制系統(tǒng)；所述控制器分別電性連接分子泵本體、磁懸浮軸承控制系統(tǒng)、永磁高速電機(jī)控制系統(tǒng)；所述分子泵本體包括泵殼、葉輪、隔環(huán)、靜片、牽引級定子、永磁高速電機(jī)、電磁主軸、循環(huán)水隔環(huán)、信號接頭、上保護(hù)軸承、上徑向傳感器和被動磁力軸承組件、上徑向主動磁力軸承、下徑向主動磁力軸承、下徑向傳感器和被動磁力軸承組件、出氣口法蘭、保護(hù)氣體法蘭、上軸向混合磁力軸承、下軸向混合磁力軸承、下保護(hù)軸承、軸向傳感器、推力盤；

所述復(fù)合分子泵包括兩個徑向混合磁懸浮軸承和兩個軸向混合磁懸浮軸承：上徑向主動磁力軸承、下徑向主動磁力軸承、上軸向混合磁力軸承、下軸向混合磁力軸承；

所述的兩個徑向混合磁懸浮軸承由定子和轉(zhuǎn)子組成，定子為4或4的倍數(shù)個磁極，由若干片0.15-0.5mm厚硅鋼片疊壓成型，在磁極上繞制線圈然后再在鐵芯徑向上鑲嵌一圈永磁體加工而成；轉(zhuǎn)子采用多片0.15-0.5mm厚的圓環(huán)形硅鋼片疊壓做成并套裝到電磁主軸上；

所述的兩個軸向混合磁懸浮軸承也由定子和轉(zhuǎn)子組成，定子采用空心導(dǎo)磁鐵芯、勵磁線圈和永磁體組成；轉(zhuǎn)子由實心導(dǎo)磁圓盤做成；

上徑向傳感器和被動磁力軸承組件和下徑向傳感器和被動磁力軸承組件中的徑向傳感器為電感式傳感，其線圈纏繞在固定徑向永磁體的徑向軸承鐵芯上，減小徑向混合磁懸浮軸承的軸向空間；軸向傳感器為電感式傳感器；

電磁主軸由芯軸和各軸承轉(zhuǎn)子組件構(gòu)成；