[发明专利]磁悬浮分子泵的转子悬浮中心测定方法

说明书

技术领域

本发明涉及到一种磁悬浮分子泵，具体是一种磁悬浮分子泵的转子悬浮中心测定方法。 

背景技术

分子泵是一种利用高速旋转的转子把动量传递给气体分子，使之获得定向速度，从而使之被压缩、并被驱至排气口、再被前级泵抽走的一种真空泵。磁悬浮分子泵是一种采用磁轴承（又称主动磁悬浮轴承）作为分子泵转子的支承的分子泵，它利用磁轴承将转子稳定地悬浮于空中，使转子在高速工作过程中与定子之间没有机械接触，具有无机械磨损、能耗低、允许转速高、噪声低、寿命长、无需润滑介质等优点，目前磁悬浮分子泵广泛地应用于高真空度、高洁净度真空环境的获得等领域中。

磁悬浮分子泵的内部结构一般如图1所示，主要由以下部分组成：磁悬浮分子泵体、磁悬浮分子泵转子、磁悬浮分子泵电机、上径向磁轴承、下径向磁轴承、轴向磁轴承、上径向保护轴承、下径向保护轴承、轴向保护轴承、上径向位置传感器、下径向位置传感器、轴向位置传感器和磁悬浮分子泵控制器等。

由于磁悬浮分子泵零件加工精度以及装配精度的限制，磁悬浮分子泵装配完成后，其径向磁轴承定子、径向传感器定子和保护轴承之间同轴度存在误差。上述零件装配完成后，径向磁轴承定子内圆轴线、径向传感器定子内圆轴线和保护轴承轴线不重合。一般来说如果径向磁轴承定子、径向保护轴承和径向传感器定子同轴，则磁悬浮分子泵转子静态悬浮时，应将转子径向悬浮中心位置设置为径向磁轴承定子内圆中心处。由于径向磁轴承定子与径向传感器定子以及径向保护轴承定子不同轴，若将转子悬浮在径向保护轴承定子内圆中心，则转子与径向磁轴承各磁极间气隙不同，由此造成径向磁轴承同一自由度相对方向的两个磁极输出电磁力不同，影响系统稳定工作。轴向存在类似问题，上述问题通过将转子径向悬浮中心设置到径向磁轴承定子内圆圆心，将转子轴向悬浮中心设置到两个轴向磁轴承定子内圆圆心连线中点处（以下简称轴向磁轴承的中心）的方法解决。

对使用永磁电机的磁悬浮轴承分子泵而言，电机转子磁钢磁偏拉力的存在会破坏上述方法的有效性。因为，电机转子磁钢在加工、装配过程中会存在差异，因此磁钢产生的磁场会有不同，对转子产生的磁偏拉力也会不同。磁悬浮分子泵静态悬浮时，电机转子磁钢对转子产生的磁偏拉力与其初始位置有关，电机磁偏拉力会使所获得中心位置与实际中心产生偏移，难以真正将转子调整到径向磁轴承的中心和轴向磁轴承的中心，则会影响径向磁轴承和轴向磁轴承的控制性能。如果在此基础上通过调整转子悬浮中心的方法使得径向磁轴承和轴向磁轴承各个磁极输出电磁力均匀，则由于电机磁钢磁偏拉力的影响此悬浮中心并不在径向磁轴承定子中心处，最终无法获得所需该磁悬浮分子泵转子的悬浮中心。 

发明内容

本发明所要解决的是如何克服永磁电机转子磁钢产生的磁偏拉力影响从而准确获取永磁电机驱动的磁悬浮分子泵的转子悬浮中心的技术问题，提供一种不受永磁电机转子磁钢磁偏拉力影响的永磁电机驱动的磁悬浮分子泵的转子悬浮中心测定方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种磁悬浮分子泵的转子悬浮中心测定方法，包括以下步骤：

(1) 磁悬浮分子泵控制器控制转子实现静态悬浮，然后启动电机将磁悬浮分子泵转子转速提高到预设转速，所述预设转速大于或者等于100转/秒；

(2) 通过调整转子悬浮位置保证第一径向磁轴承、第二径向磁轴承各磁极线圈电流均衡的方法获取所述转子第一径向悬浮中心和第二径向悬浮中心;

(3) 通过调整转子悬浮位置保证第一轴向磁轴承、第二轴向磁轴承电流均衡的方法获取所述测试转子轴向悬浮中心。

所述步骤(2)具体包括：首先，保持磁悬浮分子泵竖直放置，磁悬浮分子泵控制器控制转子实现静态悬浮，启动电机将转子转速提高到预设转速，然后获取第一径向磁轴承各个磁极线圈中的电流；然后，比对所述第一径向磁轴承相对方向的两个磁极线圈中的电流幅值是否相等，如相等，则获得该方向所述转子第一径向悬浮中心；否则，磁悬浮分子泵控制器控制电机停机，继续调整所述测试转子的悬浮位置，然后重复上述步骤，直到所述第一径向磁轴承各相对方向的两个磁极线圈中的电流均相等为止；用与获取转子第一径向悬浮中心相同的方法获取转子第二径向悬浮中心。

所述径向磁轴承各个磁极线圈中的电流经由低通滤波电路滤波后输出。

所述径向磁轴承两个相对方向磁极线圈中的电流幅值相等是指所述径向磁轴承相对方向两个磁极线圈中的电流幅值之差与径向磁轴承偏置电流幅值之比小于或者等于5%。