[发明专利]一种磁悬浮分子泵失稳恢复控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种磁悬浮分子泵控制方法，具体地说是一种磁悬浮分子泵失稳恢复控制方法。

背景技术

分子泵是利用高速旋转的转子把动量传输给气体分子，使之获得定向速度，从而被压缩、被驱向排气口后为前级抽走的一种真空泵。磁悬浮分子泵是利用磁轴承产生电磁力使转子悬浮在空中，实现转子和定子之间无机械接触且转子位置可主动控制的一种新型高性能分子泵。由于磁悬浮分子泵具有无摩擦、无需润滑、无污染、高速度、寿命长等优点，因此磁悬浮分子泵广泛用于高真空度、高洁净度的真空获得领域。

由于磁悬浮分子泵是一种高速旋转的机械，它依靠磁轴承将其转子悬浮在空中。为了在磁轴承断电或出现故障无法正常工作的情况下支撑转子转动，设置有径向保护轴承和轴向保护轴承，径向保护轴承和轴向保护轴承一般都是机械轴承。由于磁悬浮分子泵的工作转速在几万转以上，如果其转子在工作转速下跌落，转子会跌落到保护轴承上，保护轴承会受到巨大冲击。转子在保护轴承上无规则运动，会造成保护轴承严重磨损，如果不及时恢复转子的正常悬浮，将使保护轴承寿命大大缩短。当转子跌落到保护轴承上以后，转子进入非线性运动状态，普通磁轴承控制系统无法恢复磁悬浮分子泵正常工作，因此磁悬浮分子泵需要设置失稳恢复控制系统。

专利文献EP2006556A1中公开了一种磁悬浮分子泵失稳恢复装置，该装置利用位置传感器和转速传感器测量并计算出失稳后转子的位移矢量和转子线速度，然后利用控制算法选择合适的恢复力，来使转子从失稳状态下恢复。该方法需要通过大量测试得到合适的恢复力的值，来建立该专利中所述恢复力表，且得到恢复力值后需要选择合适的权重因子与该专利中所述的第一控制器输出进行叠加。使用该控制系统，如果分子泵型号不同，或者转子跌落情况并不在预先设定的数据库中，该控制器内存储的参数可能无法实现其失稳恢复功能。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于现有技术中的磁悬浮分子泵的失稳恢复系统需要大量的测量数据、存在数据盲点、失稳恢复功能受测试数据的限制，从而提出一种无需进行大量测量、具有更好失稳恢复效果的磁悬浮分子泵失稳恢复控制系统和方法。

为解决上述技术问题，本发明的磁悬浮分子泵失稳恢复控制方法，包括如下过程：

（1）磁悬浮分子泵的转子失稳后，磁悬浮分子泵控制器切换到失稳恢复控制器，所述失稳恢复控制器关闭磁悬浮分子泵电机，并利用电机刹车系统使电机迅速降速；

（2）所述失稳控制器关闭磁悬浮分子泵抽气口和前级机械泵抽气阀，然后打开磁悬浮分子泵放气阀放入空气，随后关闭所述磁悬浮分子泵放气阀；

（3）根据所述转子重心位置状态，选择首先恢复所述转子在下径向或上径向上正常悬浮，然后恢复所述转子在另一径向上的正常悬浮，所述转子在下径向和上径向均能正常悬浮后，恢复所述转子在轴向正常悬浮，从而实现所述转子重新悬浮；

（4）所述转子重新悬浮后，磁悬浮分子泵控制器切换到正常工作控制器，打开前级机械泵抽气阀继续抽气，重新启动磁悬浮分子泵电机，利用真空计测量分子泵的泵体内的真空度，当分子泵泵体内的真空度达到要求后，打开所述磁悬浮分子泵抽气口，恢复所述磁悬浮分子泵正常工作。

在所述步骤（3）中，所述转子的重心在所述上径向磁轴承和所述下径向磁轴承之间，设上径向磁轴承和下径向磁轴承之间的距离为L，所述转子的重心位置可能的状态如下：

A状态：所述转子的重心与上径向磁轴承之间的距离为[0,0.25L）;

B状态：所述转子的重心与上径向磁轴承之间的距离为[0.25L,0.5L);

C状态：所述转子的重心与上径向磁轴承之间的距离为(0.5L,0.75L);

D状态：所述转子的重心与上径向磁轴承之间的距离为[0.75L,L];

E状态：所述转子的重心在上径向磁轴承与下径向磁轴承之间中点处，即其与上径向磁轴承之间的距离为0.5L；

如果所述转子的重心位置为A状态或C状态时，首先恢复所述转子在下径向悬浮，然后恢复所述转子在上径向悬浮，所述转子在下径向和上径向均能正常悬浮后，恢复轴向悬浮，从而实现转子重新悬浮；

如果所述转子的重心位置为B状态或D状态时，首先恢复所述转子在上径向悬浮，然后恢复所述转子在下径向悬浮，所述转子在下径向和上径向均能正常悬浮后，恢复轴向悬浮，从而实现转子重新悬浮；