磁悬浮复合分子泵.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105526180A(43)申请公布日2016.04.27(21)申请号201610064626.8(22)申请日2016.01.29(71)申请人天津飞旋科技研发有限公司地址300450天津市滨海新区睦宁路34号(72)发明人项海铭洪申平沙宏磊俞天野(74)专利代理机构浙江英普律师事务所33238代理人陈俊志(51)Int.Cl.F04D19/04(2006.01)F04D27/00(2006.01)F04D29/058(2006.01)F04D29/66(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图3页(54)发明名称磁悬浮复合分子泵(57)摘要本发明涉及一种磁悬浮复合分子泵。该装置包括泵壳、叶轮、隔环、静片、牵引级定子、永磁高速电机、上保护轴承、下保护轴承、五自由度磁悬浮轴承系统、控制器。本发明采用涡轮级和牵引级复合设计，具有很宽的压力范围(10-6至1Pa)、较大的抽速、较高的压缩比和很高的极限真空度，满足高真空、超高真空应用行业的使用需求。同时采用五自由度磁悬浮轴承，不存在机械接触，可以达到很高转速，具有无机械磨损、能耗低、噪声小、寿命长、无需润滑、无油污等优点。CN105526180ACN105526180A权利要求书1/2页1.一种磁悬浮复合分子泵，其特征是：包括泵壳、叶轮、隔环、静片、牵引级定子、永磁高速电机、上保护轴承、下保护轴承、五自由度磁悬浮轴承和控制器，所述的控制器通过信号接头与磁悬浮复合分子泵连接，所述的五自由度磁悬浮轴承由电磁主轴、上径向磁力轴承、下径向磁力轴承、上轴向磁力轴承、下轴向磁力轴承、上径向传感器、下径向传感器、轴向传感器、推力盘组成，所述上径向磁力轴承、下径向磁力轴承、上轴向磁力轴承、下轴向磁力轴承、上径向传感器、下径向传感器、永磁高速电机由定转子部件组成，转子部件组合成电磁主轴，定子组件设置在电磁主轴外围，轴向传感器设置在推力盘的下方，隔环设置在叶轮与泵壳之间。2.根据权利要求1所述的磁悬浮复合分子泵，其特征是：所述的永磁高速电机为霍尔永磁高速电机，电机定子铁芯采用多片厚度为0.15-0.5mm的硅钢片叠压成型，采用6磁极、12磁极或24磁极，磁极形状为马蹄形，在铁芯上缠绕线包制成；电机转子由永磁片通过高强度胶水粘贴到电磁主轴上并通过合金或碳纤维护套固定制成。3.根据权利要求1所述的磁悬浮复合分子泵，其特征是：所述的上径向磁力轴承、下径向磁力轴承、上轴向磁力轴承、下轴向磁力轴承分别由定子和转子组成，上径向磁力轴承、下径向磁力轴承的定子采用8磁极或16磁极，由多片0.15-0.5mm厚硅钢片叠压成型，在磁极上绕制线圈制成，转子由多片环形硅钢片叠压成型；上轴向磁力轴承、下轴向磁力轴承的定子采用空心导磁铁芯和励磁线圈组成，转子由实心导磁圆盘制成。4.根据权利要求1所述的磁悬浮复合分子泵，其特征是：所述的上径向传感器、下径向传感器和轴向传感器分别采用电感式或电涡流式位移传感器。5.根据权利要求1所述的磁悬浮复合分子泵，其特征是：所述的叶轮采用整体式设计，选用高强度合金材料通过多轴加工中心一次铣削成型；其叶片采用变截面设计，所述的叶轮上端面上设置有呈圆周均匀分布的螺钉孔，用于调节转子系统质量的不平衡分布。6.根据权利要求1所述的磁悬浮复合分子泵，其特征是：还包括设置于霍尔永磁高速电机定子边缘的循环水隔环、设置于牵引级定子上的出气口法兰、设置于牵引级定子基座上的保护气体法兰。7.根据权利要求1所述的磁悬浮复合分子泵，其特征是：所述的控制器包括磁悬浮轴承控制模块和永磁高速电机控制模块，具体包括：通信模块，包含A/D和D/A转化电路；控制算法模块，采用集中反馈控制算法，以DSP为平台，设有分别与转子系统并连的陷滤波电路、基于电感式或电涡流式位移传感器，和与电磁主轴并联的信号测量电路，位移传感器用于实时测量转子系统位置，陷滤波电路用于消除同频电流，信号测量电路用于提取转子系统的电流同频成分；所述位移传感器指上径向传感器、下径向传感器和轴向传感器；数据采集模块、数字滤波模块，分别设有数据采集电路和三个数字滤波器，分别用于合成上X/Y向轴心轨迹图、下X/Y向轴心轨迹图和Z向轴心轨迹图，实时监测和记录分子泵运行轨迹，当运行轨迹超出预设的边界时，发出故障警报，实现在线高速动平衡；PWM输出控制模块，包括串联的5组运算放大电路和比较电路；初始化模块，用于对定子系统和转子系统位置进行初始化。8.根据权利要求7所述的磁悬浮复合分子泵，其特征是：所述的控制器的控制过程如下：2CN105526180A权利要求书2/2页S1.对转子系统不平衡振动自动调节：S11.当电磁主轴处于静态悬浮状态时，通过信号测量电路分别提取上、下径向磁力轴承和上、下轴轴