專利名稱：一種磁懸浮分子泵動平衡方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及真空獲得設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種磁懸浮分子泵動平衡方法。
背景技術(shù)：
分子泵是一種真空泵，它是利用高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子葉輪把動量傳遞給氣體分子，使之獲得定向速度，從而使氣體被壓縮、并被驅(qū)向至排氣口、再被前級泵抽走。磁懸浮分子泵是一種采用磁軸承(又稱主動磁懸浮軸承)作為分子泵轉(zhuǎn)子支承的分子泵，它利用磁軸承將轉(zhuǎn)子穩(wěn)定地懸浮在空中，使轉(zhuǎn)子在高速工作過程中與定子之間沒有機械接觸，具有無機械磨損、能耗低、允許轉(zhuǎn)速高、噪聲低、壽命長、無需潤滑等優(yōu)點，目前磁懸浮分子泵廣泛地應(yīng)用于高真空度、高潔凈度真空環(huán)境的獲得等領(lǐng)域中。磁懸浮分子泵的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示，所述磁懸浮分子泵的轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子軸7和與所述轉(zhuǎn)子軸7固定連接的葉輪1。所述葉輪1固定安裝在所述轉(zhuǎn)子軸7的上部；所述轉(zhuǎn)子軸7上依此間隔地套設(shè)有第一徑向磁軸承6、電機8和第二徑向磁軸承9等裝置，上述裝置共同構(gòu)成了所述磁懸浮分子泵的轉(zhuǎn)子軸系。在磁懸浮分子泵裝配完成后，由于轉(zhuǎn)子各零件加工精度差異等問題，會造成轉(zhuǎn)子上存在不平衡質(zhì)量(不平衡質(zhì)量，是指位于轉(zhuǎn)子特定半徑處的質(zhì)量，該質(zhì)量與向心加速度的乘積等于不平衡離心力。)，當(dāng)不平衡質(zhì)量遠大于10毫克時，該不平衡質(zhì)量將使轉(zhuǎn)子的重心與軸心產(chǎn)生一個明顯偏心矩，在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)升速過程中，轉(zhuǎn)子不平衡質(zhì)量引起的離心慣性力會造成轉(zhuǎn)子的橫向機械振動(通常為徑向振動)影響系統(tǒng)正常工作。另外，磁懸浮分子泵轉(zhuǎn)子的正常工作速度處于超過轉(zhuǎn)子剛性臨界轉(zhuǎn)速的高速區(qū)，上述不平衡質(zhì)量會導(dǎo)致轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速無法直接升高到其工作轉(zhuǎn)速，磁懸浮分子泵不能正常工作。其中，轉(zhuǎn)子剛性臨界轉(zhuǎn)速是指轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動頻率與轉(zhuǎn)子軸承系統(tǒng)的剛性共振頻率相等時所對應(yīng)的轉(zhuǎn)速；而超過轉(zhuǎn)子剛性臨界轉(zhuǎn)速的高速區(qū)可稱為超剛性臨界轉(zhuǎn)速區(qū)?，F(xiàn)有技術(shù)中有一種能夠抑制磁懸浮轉(zhuǎn)子系統(tǒng)中轉(zhuǎn)子等高速旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)體在升速、 降速過程中產(chǎn)生的不平衡振動的方法，稱為“不平衡振動控制方法”。如中國期刊文獻《磁懸浮軸承系統(tǒng)不平衡振動控制的方法》(張德魁，江偉，趙鴻賓，清華大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)2000年，第40卷，第10期)中介紹了兩種不平衡振動控制方法一種是力自由控制 (force free control)，其基本思想是產(chǎn)生一個和轉(zhuǎn)子位移/振動信號同相位、同幅度的補償信號，用以抵消轉(zhuǎn)子振動的同頻信號，使控制器對同步振動信號不響應(yīng)；另一種是開環(huán)前饋控制(open loop feedforward control)(或稱為力控制)，其基本思想是提取轉(zhuǎn)子振動信號的同頻振動分量，然后由另外的前饋控制產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號，疊加到主控制器的控制信號中。而如中國專利文獻CN101261496A中公開了一種磁懸浮飛輪高精度主動振動控制系統(tǒng)，包括位移傳感器、電流傳感器、磁軸承控制器和磁軸承功率放大器。其中磁軸承控制器包括穩(wěn)定控制器、偏心估計、磁力補償和作用開關(guān)。該專利在穩(wěn)定控制的基礎(chǔ)上，引入偏心估計和磁力補償，利用飛輪不平衡振動參數(shù)，對飛輪整個轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)不平衡量和位移負剛度進行補償，從而實現(xiàn)飛輪在整個轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的不平衡振動控制，使飛輪在整個升、降速過程中都能夠高精度地繞慣性主軸運轉(zhuǎn)。再如中國專利文獻CN101046692A中公開了一種磁懸浮反作用飛輪開環(huán)高精度不平衡振動控制系統(tǒng)，包括位移傳感器、位移信號接口電路、 轉(zhuǎn)速檢測裝置、磁軸承控制器、磁軸承功率放大驅(qū)動電路和飛輪位置鑒別裝置。磁軸承控制器包括軸向磁軸承控制器和徑向磁軸承控制器，徑向磁軸承控制器由穩(wěn)定控制器和不平衡振動控制器兩部分組成，其中不平衡振動控制器對穩(wěn)定控制器的位移反饋進行補償。在穩(wěn)定控制的基礎(chǔ)上，引入不平衡振動控制，利用飛輪高速時識別的飛輪不平衡振動參數(shù)，并結(jié)合飛輪位置鑒別裝置獲得的飛輪轉(zhuǎn)子當(dāng)前位置，對飛輪整個轉(zhuǎn)速范圍進行開環(huán)高精度不平衡振動控制，從而實現(xiàn)飛輪在整個轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的不平衡振動控制，使飛輪的在整個升、降速過程中都能夠高精度運轉(zhuǎn)。上述兩篇專利文獻即為“不平衡振動控制方法，，的具體應(yīng)用，然而由于“不平衡振動控制方法”的調(diào)整控制力有限，只有在旋轉(zhuǎn)體的不平衡質(zhì)量在一定閾值范圍內(nèi)時才能抑制旋轉(zhuǎn)體的不平衡振動，也就是說，“不平衡振動控制方法”不能徹底解決由于存在不平衡質(zhì)量而引起的轉(zhuǎn)子振動問題。所以，當(dāng)轉(zhuǎn)子存在較大不平衡質(zhì)量時，不能利用“不平衡振動控制方法”來實現(xiàn)振動抑制、使轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速直接超過轉(zhuǎn)子剛性臨界轉(zhuǎn)速，到達其正常工作轉(zhuǎn)速。因此，在磁懸浮分子泵裝配完成之后必須對其轉(zhuǎn)子進行動平衡操作，所謂“動平衡”是指存在不平衡質(zhì)量的轉(zhuǎn)子經(jīng)過測量其不平衡質(zhì)量大小和相位后，加以矯正、消除其不平衡質(zhì)量，使轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)時不致產(chǎn)生不平衡離心力的操作?，F(xiàn)有技術(shù)中，通常采用動平衡機來對轉(zhuǎn)子進行動平衡操作，其操作過程如下首先使轉(zhuǎn)子在低速(即轉(zhuǎn)子剛性臨界轉(zhuǎn)速以下的速度范圍)下轉(zhuǎn)動，并在低速下利用動平衡機對轉(zhuǎn)子進行動平衡操作，然后對轉(zhuǎn)子進行加重或去重的平衡加工，初步消除其不平衡質(zhì)量， 然后多次重復(fù)上述步驟使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速能夠突破剛性臨界轉(zhuǎn)速進入超剛性臨界轉(zhuǎn)速區(qū)，待轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速進入超剛性臨界轉(zhuǎn)速區(qū)后，在高速下利用動平衡機再次對轉(zhuǎn)子進行動平衡操作，之后再對轉(zhuǎn)子進行加重或去重的平衡加工。而且，為了精確去除不平衡質(zhì)量，以上動平衡操作也通常要反復(fù)進行多次。磁懸浮分子泵轉(zhuǎn)子的工作轉(zhuǎn)速在超剛性臨界轉(zhuǎn)速區(qū)，我們所關(guān)注的是高速下轉(zhuǎn)子的各項性能，所以低速下的動平衡效果是比較有限的，只有當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速超過并離開轉(zhuǎn)子剛性臨界轉(zhuǎn)速一段距離后(進入超剛性臨界轉(zhuǎn)速區(qū))，轉(zhuǎn)子將近似圍繞其質(zhì)量中心旋轉(zhuǎn)，此時進行動平衡，更加準確，可以獲得更好的效果。而由于存在不平衡質(zhì)量的轉(zhuǎn)子無法直接升速到超剛性臨界轉(zhuǎn)速，也就無法直接在高速下進行動平衡，所以必須先在低速下動平衡使其逐漸升速到超剛性臨界轉(zhuǎn)速區(qū)，再重新進行高速下的動平衡，這就使得這種動平衡方法步驟繁瑣、效率低下。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有技術(shù)中磁懸浮分子泵的動平衡方法步驟繁瑣、 效率很低，因此提供一種可直接在高速下對磁懸浮分子泵的轉(zhuǎn)子進行動平衡操作，步驟簡單、效率高的磁懸浮分子泵動平衡方法。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下
一種磁懸浮分子泵的動平衡方法，包括①啟動所述磁懸浮分子泵的電機開始升速，開啟磁懸浮分子泵控制器中的力控制不平衡振動控制模塊，由所述磁懸浮分子泵控制器控制位移檢測裝置采集所述磁懸浮分子泵轉(zhuǎn)子的徑向位移信號，檢測所述轉(zhuǎn)子的徑向振幅，如果在所述力控制不平衡振動控制模塊的控制下，所述轉(zhuǎn)子上的不平衡質(zhì)量使所述轉(zhuǎn)子在升速過程中的最大徑向振幅不超過保護間隙的1/2，那么所述力控制不平衡振動控制模塊能夠抑制所述轉(zhuǎn)子的同頻振動，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速超過其剛性臨界轉(zhuǎn)速，順序執(zhí)行步驟②；②所述電機繼續(xù)加速，由所述位移檢測裝置檢測所述轉(zhuǎn)子的徑向振動情況，當(dāng)所述轉(zhuǎn)子的徑向振動幅值超過預(yù)設(shè)非額定轉(zhuǎn)速振幅時，停止所述電機加速，使轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在該
轉(zhuǎn)速= 0，1，2......)處；由所述磁懸浮分子泵控制器控制轉(zhuǎn)速檢測裝置或動平衡機
檢測此時的轉(zhuǎn)速Q(mào)i ；判斷轉(zhuǎn)速Coi是否小于轉(zhuǎn)子額定轉(zhuǎn)速ωΕ，如果Coi小于0^則按順序執(zhí)行步驟③，否則執(zhí)行步驟⑤；③在所述力控制不平衡振動控制模塊的控制下，利用所述動平衡機進行轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為非額定轉(zhuǎn)速的動平衡操作，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速從零升至Oi過程中以及轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為COi時，所述轉(zhuǎn)子的徑向振動幅值都小于預(yù)設(shè)非額定轉(zhuǎn)速振幅，之后按順序執(zhí)行步驟④；④令i = i+1，重復(fù)步驟②；⑤在所述力控制不平衡振動控制模塊的控制下，利用所述動平衡機進行轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為額定轉(zhuǎn)速動平衡操作，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速從零升至ωΕ過程中，所述轉(zhuǎn)子的徑向振動幅值都小于預(yù)設(shè)非額定轉(zhuǎn)速振幅；并且使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為ωE時，所述轉(zhuǎn)子的徑向振動幅值小于預(yù)設(shè)額定轉(zhuǎn)速振幅且所述轉(zhuǎn)子殘余的不平衡質(zhì)量小于預(yù)設(shè)不平衡質(zhì)量，至此整個動平衡過程完成。上述動平衡方法中，所述步驟③具體為I.利用所述動平衡機測量所述磁懸浮分子泵機殼的振動信號，并同步獲取轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速信號，所述動平衡機采用影響系數(shù)法或模態(tài)平衡法根據(jù)所測得的所述磁懸浮分子泵機殼的振動信號和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速信號計算得出所述轉(zhuǎn)子所需的平衡質(zhì)量及平衡質(zhì)量的加載相位，關(guān)閉所述電機，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速降到零，之后按順序執(zhí)行步驟II ；II.根據(jù)計算獲得的所需平衡質(zhì)量及平衡質(zhì)量的加載相位，對所述轉(zhuǎn)子進行平衡加工，之后按順序執(zhí)行步驟III ；III.啟動所述電機，開啟所述力控制不平衡振動控制模塊，由所述位移檢測裝置 (18)檢測所述轉(zhuǎn)子的徑向振幅，如果在所述力控制不平衡振動控制模塊的控制下，所述轉(zhuǎn)子上的不平衡質(zhì)量使所述轉(zhuǎn)子在升速過程中的最大徑向振幅不超過保護間隙的1/2，那么所述力控制不平衡振動控制模塊能夠抑制所述轉(zhuǎn)子的同頻振動，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速超過其剛性臨界轉(zhuǎn)速，按順序執(zhí)行步驟IV;IV.所述電機繼續(xù)加速，檢測轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速升速至Qi過程中以及轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為Coi時所述轉(zhuǎn)子的徑向振幅，如果所述轉(zhuǎn)子的徑向振幅都小于預(yù)設(shè)非額定轉(zhuǎn)速振幅，則執(zhí)行步驟④; 如果發(fā)現(xiàn)所述轉(zhuǎn)子的徑向振幅大于或等于預(yù)設(shè)非額定轉(zhuǎn)速振幅，則停止所述電機加速，重復(fù)執(zhí)行所述步驟I。上述動平衡方法中，所述步驟⑤具體為Α.如果…> ω ,則啟動所述電機進行減速將轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速調(diào)整為ω Ε，否則將轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速保持在ωΕ;
B.利用所述動平衡機測量所述磁懸浮分子泵機殼的振動信號，并同步獲取轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速信號，所述動平衡機采用影響系數(shù)法或模態(tài)平衡法根據(jù)所測得的所述磁懸浮分子泵機殼的振動信號和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速信號計算得出所述轉(zhuǎn)子所需的平衡質(zhì)量及平衡質(zhì)量的加載相位，關(guān)閉所述電機，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速降到零，之后按順序執(zhí)行步驟C ；C.根據(jù)計算獲得的所需平衡質(zhì)量及平衡質(zhì)量的加載相位，對所述轉(zhuǎn)子進行平衡加工，之后按順序執(zhí)行步驟D ；D.啟動所述電機，開啟所述力控制不平衡振動控制模塊，由所述位移檢測裝置檢測所述轉(zhuǎn)子的徑向振幅，如果在所述力控制不平衡振動控制模塊的控制下，所述轉(zhuǎn)子上的不平衡質(zhì)量使所述轉(zhuǎn)子在升速過程中的最大徑向振幅不超過保護間隙的1/2，那么所述力控制不平衡振動控制模塊能夠抑制所述轉(zhuǎn)子的同頻振動，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速超過其剛性臨界轉(zhuǎn)速，按順序執(zhí)行步驟E ；E.所述電機繼續(xù)加速，檢測轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速升速至ωΕ過程中所述轉(zhuǎn)子的徑向振幅，如果所述轉(zhuǎn)子的徑向振幅都小于預(yù)設(shè)非額定轉(zhuǎn)速振幅，則按順序執(zhí)行步驟F ；如果發(fā)現(xiàn)所述轉(zhuǎn)子的徑向振幅大于或等于預(yù)設(shè)非額定轉(zhuǎn)速振幅，則停止所述電機加速，重復(fù)執(zhí)行所述步驟 B ；F.啟動所述電機繼續(xù)升速至ωΕ，停止所述電機加速，使轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在該轉(zhuǎn)速ωΕ處， 之后按順序執(zhí)行步驟G ；G.檢測此時所述轉(zhuǎn)子的徑向振幅，a.如果所述轉(zhuǎn)子的徑向振幅小于預(yù)設(shè)額定轉(zhuǎn)速振幅，則利用所述動平衡機測量所述磁懸浮分子泵機殼的振動信號，并同步獲取轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速信號，所述動平衡機采用影響系數(shù)法或模態(tài)平衡法根據(jù)所測得的所述磁懸浮分子泵機殼的振動信號和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速信號計算得出所述轉(zhuǎn)子所需的平衡質(zhì)量及平衡質(zhì)量的加載相位，關(guān)閉所述電機，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速降到零；i.如果所述轉(zhuǎn)子殘余的不平衡質(zhì)量小于預(yù)設(shè)不平衡質(zhì)量，則整個動平衡過程完成；ii.否則執(zhí)行所述步驟C ；b.如果所述轉(zhuǎn)子的徑向振幅大于或等于預(yù)設(shè)額定轉(zhuǎn)速振幅，則重復(fù)執(zhí)行所述步驟 B0上述動平衡方法中，所述預(yù)設(shè)非額定轉(zhuǎn)速振幅為[20 μ m，40 μ m]，所述預(yù)設(shè)額定轉(zhuǎn)速振幅為[ο. 05 μ m，0. 1 μ m]，所述預(yù)設(shè)不平衡質(zhì)量為[5mg, 12mg]。上述動平衡方法中，所述預(yù)設(shè)非額定轉(zhuǎn)速振幅為40 μ m,所述預(yù)設(shè)額定轉(zhuǎn)速振幅為 0. 1 μ m，所述預(yù)設(shè)不平衡質(zhì)量為10mg。上述動平衡方法中，所述步驟①之前還包括根據(jù)所述磁懸浮分子泵的動力學(xué)仿真計算和實驗得到轉(zhuǎn)子剛性臨界轉(zhuǎn)速和額定轉(zhuǎn)速ωΕ的步驟。上述動平衡方法中，在所述步驟③和⑤中，所述動平衡機通過其上設(shè)置的振動檢測探頭測量所述磁懸浮分子泵機殼的振動信號，所述動平衡機通過其上設(shè)置的轉(zhuǎn)速探頭測量轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速信號。本發(fā)明的上述技術(shù)方案相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點①本發(fā)明提供的磁懸浮分子泵的動平衡方法，在啟動磁懸浮分子泵的電機后，開啟力控制不平衡振動控制模塊，如果在力控制不平衡振動控制模塊的控制下，轉(zhuǎn)子上的不平衡質(zhì)量使轉(zhuǎn)子在工作過程中的最大徑向振幅不超過保護間隙的1/2(即轉(zhuǎn)子的不平衡質(zhì)量要在一定閾值范圍內(nèi))，那么力控制不平衡振動控制模塊能抑制轉(zhuǎn)子的同頻振動，使轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速能夠很快超過其剛性臨界轉(zhuǎn)速，直接在較高速度下對磁懸浮分子泵的轉(zhuǎn)子進行動平衡操作，這樣不必在低速下做轉(zhuǎn)子動平衡，簡化了操作步驟，能快速、高效地進行動平衡操作，大大提高了動平衡的效率。②本發(fā)明提供的磁懸浮分子泵的動平衡方法，利用通用設(shè)備動平衡機即可完成對轉(zhuǎn)子所需平衡質(zhì)量及平衡質(zhì)量加載相位的計算，操作簡便。③本發(fā)明提供的磁懸浮分子泵的動平衡方法，在采用影響系數(shù)法或模態(tài)平衡法獲取轉(zhuǎn)子所需的平衡質(zhì)量及平衡質(zhì)量的加載相位時，每次降速再次開啟力控制不平衡振動控制模塊，使轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速平穩(wěn)地降到零，以減少不平衡質(zhì)量引起的機械振動，保護轉(zhuǎn)子部件。④本發(fā)明提供的磁懸浮分子泵的動平衡方法，采用力控制不平衡振動控制算法， 力控制不平衡振動控制算法能夠用于轉(zhuǎn)子振動量較大的情況，通過施加與轉(zhuǎn)子原同頻激振力反相的控制力，可有效地減小轉(zhuǎn)子同頻位移振動，由于力控制不平衡振動控制算法的原理可使轉(zhuǎn)子的同頻振動可更好的傳遞到分子泵的機殼，利于使用動平衡儀檢測轉(zhuǎn)子振動信號。⑤本發(fā)明提供的磁懸浮分子泵動平衡方法，其中預(yù)設(shè)非額定轉(zhuǎn)速振幅為40 μ m,該值能夠滿足非額定轉(zhuǎn)速下轉(zhuǎn)子徑向振幅的振動情況要求，使轉(zhuǎn)子能夠比較平穩(wěn)地升速，直至達到額定轉(zhuǎn)速。其中預(yù)設(shè)額定轉(zhuǎn)速振幅為0. 1 μ m，預(yù)設(shè)不平衡質(zhì)量為10mg，以上兩個數(shù)值標準能夠確保轉(zhuǎn)子在額定轉(zhuǎn)速下，平穩(wěn)運轉(zhuǎn)，保證磁懸浮分子泵的穩(wěn)定運行。


為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚的理解，下面根據(jù)本發(fā)明的具體實施例并結(jié)合附圖，對本發(fā)明作進一步詳細的說明，其中圖1是本發(fā)明中磁懸浮分子泵結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明中力控制不平衡振動控制算法原理圖；圖3是本發(fā)明中動平衡方法流程圖。圖中附圖標記表示為1-葉輪，2-磁懸浮分子泵控制器，3-泵體，4-第一徑向保護軸承，5-第一徑向傳感器，6-第一徑向磁軸承，7-轉(zhuǎn)子軸，8-電機，9-第二徑向磁軸承， 10-第二徑向傳感器，11-第二徑向保護軸承，12-軸向保護軸承，13-第一軸向磁軸承， 14-推力盤，15-第二軸向磁軸承，16-軸向傳感器，17-接線端子，18-位移檢測裝置，19-轉(zhuǎn)速檢測裝置。
具體實施例方式如圖1所示，是本發(fā)明所涉及的磁懸浮分子泵結(jié)構(gòu)示意圖，本實施例中所述磁懸浮分子泵豎直設(shè)置，所述磁懸浮分子泵包括泵體3、設(shè)置在所述泵體3內(nèi)的轉(zhuǎn)子軸系、以及現(xiàn)有技術(shù)中所述磁懸浮分子泵應(yīng)當(dāng)具有的其他結(jié)構(gòu)。所述轉(zhuǎn)子軸系包括轉(zhuǎn)子、第一徑向磁軸承6、第二徑向磁軸承9、第一軸向磁軸承 13和第二軸向磁軸承15 ；所述轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子軸7、與所述轉(zhuǎn)子軸7固定的葉輪1、以及用于固定所述葉輪1的裝配部件，如螺釘、螺母等。
所述轉(zhuǎn)子軸7的軸線沿豎直方向設(shè)置，所述葉輪1固定設(shè)置在所述轉(zhuǎn)子軸7的上部。所述轉(zhuǎn)子軸7的下部設(shè)置有所述第一軸向磁軸承13、所述第二軸向磁軸承15、推力盤 14以及軸向保護軸承12和用于檢測所述轉(zhuǎn)子軸向位移信號的軸向傳感器16。所述轉(zhuǎn)子軸 7上依此間隔地套設(shè)有第一徑向保護軸承4、第一徑向傳感器5、第一徑向磁軸承6、電機8、 第二徑向磁軸承9、第二徑向傳感器10和第二徑向保護軸承11等裝置。所述第一徑向保護軸承4和所述第二徑向保護軸承11同軸，且徑向尺寸相同。所述第一徑向磁軸承6包括第一徑向磁軸承定子和第一徑向磁軸承轉(zhuǎn)子，所述第一徑向磁軸承定子與所述泵體3固定連接，所述第一徑向磁軸承轉(zhuǎn)子與所述轉(zhuǎn)子軸7固定連接；所述第一徑向傳感器5用于檢測在所述第一徑向傳感器5處所述轉(zhuǎn)子的徑向位移信號。所述第二徑向磁軸承9包括第二徑向磁軸承定子和第二徑向磁軸承轉(zhuǎn)子，所述第二徑向磁軸承定子與所述泵體3固定連接，所述第二徑向磁軸承轉(zhuǎn)子與所述轉(zhuǎn)子軸7固定連接；所述第二徑向傳感器10用于檢測在所述第二徑向傳感器10處所述轉(zhuǎn)子的徑向位移信號。所述轉(zhuǎn)子軸7由所述第一徑向磁軸承6、 所述第二徑向磁軸承9、所述第一軸向磁軸承13和所述第二軸向磁軸承15支承。所述磁懸浮分子泵的控制系統(tǒng)包括位移檢測裝置18、轉(zhuǎn)速檢測裝置19和磁懸浮分子泵控制器2 ；所述位移檢測裝置18用于接收位移信號，其信號輸入端與所述第一徑向傳感器5、所述第二徑向傳感器10和所述軸向傳感器16的信號輸出端連接，所述位移檢測裝置18的信號輸出端與所述磁懸浮分子泵控制器2的信號輸入端連接；所述轉(zhuǎn)速檢測裝置 19用于檢測轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速信號，其信號輸入端通過所述磁懸浮分子泵的接線端子17連接到轉(zhuǎn)速檢測傳感器，所述轉(zhuǎn)速檢測裝置19的信號輸出端與所述磁懸浮分子泵控制器2的信號輸入端連接。所述磁懸浮分子泵控制器2內(nèi)置各種控制算法模塊，所述磁懸浮分子泵控制器2 可根據(jù)所述位移檢測裝置18獲得的位移信號，調(diào)用合適的控制算法進行分析運算，最終驅(qū)動相應(yīng)的磁軸承(所述第一徑向磁軸承6、所述第二徑向磁軸承9、所述第一軸向磁軸承 13和所述第二軸向磁軸承15中的一個或多個)輸出電磁力對所述轉(zhuǎn)子的運動施加控制。 所述磁懸浮分子泵控制器2還可根據(jù)所述轉(zhuǎn)速檢測裝置19獲得的轉(zhuǎn)速信號，對所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動實時監(jiān)控，并根據(jù)需要調(diào)整轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。所述磁懸浮分子泵控制器2中還內(nèi)置有力控制不平衡振動控制算法，即開環(huán)前饋控制算法。所述力控制不平衡振動控制算法可通過產(chǎn)生與轉(zhuǎn)子原同頻激振力反相的控制力，抑制所述轉(zhuǎn)子的同頻振動，使所述轉(zhuǎn)子圍繞其慣性軸旋轉(zhuǎn)，如圖2所示。在所述磁懸浮分子泵加工裝配完成后，需要對所述磁懸浮分子泵進行動平衡操作，去除所述轉(zhuǎn)子的不平衡質(zhì)量。本實施例中，所述轉(zhuǎn)子的剛性臨界轉(zhuǎn)速和額定轉(zhuǎn)速《,已知，如圖3所示，所述動平衡方法包括①啟動所述電機8開始升速，開啟所述力控制不平衡振動控制模塊，由所述磁懸浮分子泵控制器2控制所述位移檢測裝置18采集所述磁懸浮分子泵轉(zhuǎn)子的徑向位移信號， 檢測所述轉(zhuǎn)子的徑向振幅，在本實施例中所述位移檢測裝置18通過所述第一徑向傳感器5 和所述第二徑向傳感器10采集所述轉(zhuǎn)子的徑向振幅。如果在所述力控制不平衡振動控制模塊的控制下，所述轉(zhuǎn)子上的不平衡質(zhì)量使所述轉(zhuǎn)子在升速過程中的最大徑向振幅不超過保護間隙的1/2，那么所述力控制不平衡振動控制模塊能夠抑制所述轉(zhuǎn)子的同頻振動，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速超過其剛性臨界轉(zhuǎn)速，順序執(zhí)行步驟②。如果轉(zhuǎn)子最大徑向振幅超過徑向保護間隙的1/2，則采用傳統(tǒng)動平衡方法，首先進行低速動平衡，以保證在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速超過剛性臨界轉(zhuǎn)速過程中，轉(zhuǎn)子徑向振動始終不超過徑向保護間隙的1/2 ；然后轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速超過其剛性臨界轉(zhuǎn)速后，順序執(zhí)行步驟②。②所述電機8繼續(xù)加速，由所述位移檢測裝置18檢測所述轉(zhuǎn)子的徑向振動情況， 當(dāng)所述轉(zhuǎn)子的徑向振動幅值超過預(yù)設(shè)非額定轉(zhuǎn)速振幅時，停止所述電機8加速，使轉(zhuǎn)速穩(wěn)
定在該轉(zhuǎn)速ω i (i = 0，1，2......)處。所述預(yù)設(shè)非額定轉(zhuǎn)速振幅的范圍是[20 μ m，40 μ m]，
在本實施例中，所述預(yù)設(shè)非額定轉(zhuǎn)速振幅為40 μ m。由所述磁懸浮分子泵控制器2控制轉(zhuǎn)速檢測裝置19或動平衡機檢測此時轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速ω i (所述轉(zhuǎn)速檢測裝置19通過轉(zhuǎn)速檢測傳感器采集轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速)。判斷轉(zhuǎn)速Q(mào)i是否小于轉(zhuǎn)子額定轉(zhuǎn)速ωΕ，如果Coi小于ωΕ則按順序執(zhí)行步驟③，否則執(zhí)行步驟⑤。③在所述力控制不平衡振動控制模塊的控制下，利用所述動平衡機進行轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為非額定轉(zhuǎn)速的動平衡操作，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速從零升至Oi過程中以及轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為COi時，所述轉(zhuǎn)子的徑向振動幅值都小于預(yù)設(shè)非額定轉(zhuǎn)速振幅，即40 μ m,之后按順序執(zhí)行步驟④。具體步驟包括I.利用所述動平衡機測量所述磁懸浮分子泵機殼的振動信號，并同步獲取轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速信號，所述動平衡機通過其上設(shè)置的振動檢測探頭測量所述磁懸浮分子泵機殼的振動信號，所述動平衡機通過其上設(shè)置的轉(zhuǎn)速探頭測量轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速信號。所述動平衡機采用影響系數(shù)法根據(jù)所測得的所述磁懸浮分子泵機殼的振動信號和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速信號計算得出所述轉(zhuǎn)子所需的平衡質(zhì)量及平衡質(zhì)量的加載相位，關(guān)閉所述電機8，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速降到零，之后按順序執(zhí)行步驟II。在實施影響系數(shù)法過程中，預(yù)設(shè)第一平衡面和第二平衡面，第一平衡面和第二平衡面均垂直于所述轉(zhuǎn)子的軸向，并且設(shè)置在遠離轉(zhuǎn)子中心、靠近兩端的位置上。啟動電機升速，當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速到達轉(zhuǎn)速Q(mào)i時，停止電機加速，使轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在ω”分別記錄由第一平衡面和第二平衡面處的位移傳感器測得的初始不平衡矢量K。關(guān)閉所述電機8，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速降為零后，在第一平衡面上加上試重mi。啟動電機升速，當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速到達轉(zhuǎn)速Oi時，停止電機加速，使轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在ω”分別記錄由第一平衡面和第二平衡面處的位移傳感器測得的初始不平衡矢量義。關(guān)閉所述電機8，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速降為零后，在第二平衡面上加上試重m2。啟動電機升速，當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速到達轉(zhuǎn)速Q(mào)i時，停止電機加速，使轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在ω”分別記錄由第一平衡面和第二平衡面處的位移傳感器測得的初始不平衡矢量V2。關(guān)閉所述電機8，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速降為零。利用影響系數(shù)法根據(jù)上述數(shù)據(jù)可以計算出每個平衡面所需的平衡質(zhì)量及其加載相位。II.根據(jù)計算獲得的所需平衡質(zhì)量及平衡質(zhì)量的加載相位，對所述轉(zhuǎn)子進行平衡加工，之后按順序執(zhí)行步驟III ；III.啟動所述電機8，開啟所述力控制不平衡振動控制模塊，由所述位移檢測裝置18檢測所述轉(zhuǎn)子的徑向振幅，如果在所述力控制不平衡振動控制模塊的控制下，所述轉(zhuǎn)子上不平衡質(zhì)量使所述轉(zhuǎn)子在升速過程中的最大徑向振幅不超過保護間隙的1/2，那么所述力控制不平衡振動控制模塊能夠抑制所述轉(zhuǎn)子的同頻振動，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速超過其剛性臨界轉(zhuǎn)速，按順序執(zhí)行步驟IV。IV.所述電機8繼續(xù)加速，檢測轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速升速至ω ia程中以及轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為Coi時所述轉(zhuǎn)子的徑向振幅，如果所述轉(zhuǎn)子的徑向振幅都小于預(yù)設(shè)非額定轉(zhuǎn)速振幅，則執(zhí)行步驟 ④；如果發(fā)現(xiàn)所述轉(zhuǎn)子的徑向振幅大于或等于預(yù)設(shè)非額定轉(zhuǎn)速振幅，則停止所述電機8加速，重復(fù)執(zhí)行所述步驟I。④令i = i + Ι，重復(fù)步驟②。⑤在所述力控制不平衡振動控制模塊的控制下，利用所述動平衡機進行轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為額定轉(zhuǎn)速動平衡操作，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速從零升至ωΕ過程中，所述轉(zhuǎn)子的徑向振動幅值都小于預(yù)設(shè)非額定轉(zhuǎn)速振幅；并且使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為ωΕ時，所述轉(zhuǎn)子的徑向振動幅值小于預(yù)設(shè)額定轉(zhuǎn)速振幅且所述轉(zhuǎn)子殘余的不平衡質(zhì)量小于預(yù)設(shè)不平衡質(zhì)量，至此整個動平衡過程完成。所述預(yù)設(shè)額定轉(zhuǎn)速振幅范圍是
，所述預(yù)設(shè)不平衡質(zhì)量為[5mg，12mg]，在本實施例中，所述預(yù)設(shè)額定轉(zhuǎn)速振幅為0. 1 μ m，所述預(yù)設(shè)不平衡質(zhì)量為10mg。具體步驟包括A.如果…> ω ,則啟動所述電機8進行減速將轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速調(diào)整為ω Ε，否則將轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速保持在ωΕ。B.利用所述動平衡機測量所述磁懸浮分子泵機殼的振動信號，并同步獲取轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速信號，所述動平衡機通過其上設(shè)置的振動檢測探頭測量所述磁懸浮分子泵機殼的振動信號，所述動平衡機通過其上設(shè)置的轉(zhuǎn)速探頭測量轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速信號。所述動平衡機采用影響系數(shù)法根據(jù)所測得的所述磁懸浮分子泵機殼的振動信號和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速信號計算得出所述轉(zhuǎn)子所需的平衡質(zhì)量及平衡質(zhì)量的加載相位，關(guān)閉所述電機8，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速降到零，之后按順序執(zhí)行步驟C。在實施影響系數(shù)法過程中，預(yù)設(shè)第一平衡面和第二平衡面，第一平衡面和第二平衡面均垂直于所述轉(zhuǎn)子的軸向，并且設(shè)置在遠離轉(zhuǎn)子中心、靠近兩端的位置上。啟動電機升速，當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速到達額定轉(zhuǎn)速ωΕ時，停止電機加速，使轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在ωΕ。分別記錄由第一平衡面和第二平衡面處的位移傳感器測得的初始不平衡矢量V' 00關(guān)閉所述電機8，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速降為零后，在第一平衡面上加上試重m' 10啟動電機加速，當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速到達額定轉(zhuǎn)速ωΕ 時，停止電機加速，使轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在ωΕ。分別記錄由第一平衡面和第二平衡面處的位移傳感器測得的初始不平衡矢量V' 10關(guān)閉所述電機8，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速降為零后，在第二平衡面上加上試重m' 2。啟動電機加速，當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速到達額定轉(zhuǎn)速ωΕ時，停止電機加速，使轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在 ωΕ。分別記錄由第一平衡面和第二平衡面處的位移傳感器測得的初始不平衡矢量V' 2。 關(guān)閉所述電機8，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速降為零。利用影響系數(shù)法根據(jù)上述數(shù)據(jù)可以計算出每個平衡面所需的平衡質(zhì)量及其加載相位。C.根據(jù)計算獲得的所需平衡質(zhì)量及平衡質(zhì)量的加載相位，對所述轉(zhuǎn)子進行平衡加工，之后按順序執(zhí)行步驟D。D.啟動所述電機8，開啟所述力控制不平衡振動控制模塊，由所述位移檢測裝置 18檢測所述轉(zhuǎn)子的徑向振幅，如果在所述力控制不平衡振動控制模塊的控制下，所述轉(zhuǎn)子上不平衡質(zhì)量使所述轉(zhuǎn)子在升速過程中的最大徑向振幅不超過保護間隙的1/2，那么所述力控制不平衡振動控制模塊能夠抑制所述轉(zhuǎn)子的同頻振動，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速超過其剛性臨界轉(zhuǎn)速，按順序執(zhí)行步驟Ε。Ε.所述電機8繼續(xù)加速，檢測轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速升速至ωΕ過程中所述轉(zhuǎn)子的徑向振幅，如果所述轉(zhuǎn)子的徑向振幅都小于預(yù)設(shè)非額定轉(zhuǎn)速振幅，則按順序執(zhí)行步驟F ；如果發(fā)現(xiàn)所述轉(zhuǎn)子的徑向振幅大于或等于預(yù)設(shè)非額定轉(zhuǎn)速振幅，則停止所述電機8加速，重復(fù)執(zhí)行所述步驟B。F.啟動所述電機8繼續(xù)升速至ωΕ，停止所述電機8加速，使轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在該轉(zhuǎn)速ωΕ 處，之后按順序執(zhí)行步驟G。G.檢測此時所述轉(zhuǎn)子的徑向振幅，a.如果所述轉(zhuǎn)子的徑向振幅小于預(yù)設(shè)額定轉(zhuǎn)速振幅，則利用所述動平衡機測量所述磁懸浮分子泵機殼的振動信號，并同步獲取轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速信號，所述動平衡機采用影響系數(shù)法根據(jù)所測得的所述磁懸浮分子泵機殼的振動信號和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速信號計算得出所述轉(zhuǎn)子所需的平衡質(zhì)量及平衡質(zhì)量的加載相位，關(guān)閉所述電機8，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速降到零；i.如果所述轉(zhuǎn)子殘余的不平衡質(zhì)量小于預(yù)設(shè)不平衡質(zhì)量，則整個動平衡過程完成；ii.否則執(zhí)行所述步驟C ；b.如果所述轉(zhuǎn)子的徑向振幅大于或等于預(yù)設(shè)額定轉(zhuǎn)速振幅，則重復(fù)執(zhí)行所述步驟 B0在其他實施例中，在所述步驟①之前還包括根據(jù)所述磁懸浮分子泵的動力學(xué)仿真計算和實驗得到轉(zhuǎn)子剛性臨界轉(zhuǎn)速和額定轉(zhuǎn)速ωΕ的步驟，所述動力學(xué)仿真計算和實驗采用現(xiàn)有技術(shù)中已知的計算和實驗方法。在其他實施例中，所述動平衡機除了采用影響系數(shù)法外還可采用模態(tài)平衡法。在其他實施例中，根據(jù)不同情況，所述預(yù)設(shè)非額定轉(zhuǎn)速振幅還可選取為20 μ m、 25 μ m、30 μ m或35 μ m等，所述預(yù)設(shè)額定轉(zhuǎn)速振幅還可選取為0. 05 μ m、0. 07 μ m或0. 09 μ m 等，所述預(yù)設(shè)不平衡質(zhì)量還可選取為5mg、8mg或12mg等，同樣能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的目的。顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明創(chuàng)造的保護范圍之中。
權(quán)利要求
1.一種磁懸浮分子泵動平衡方法，其特征在于包括①啟動所述磁懸浮分子泵的電機(8)開始升速，開啟磁懸浮分子泵控制器O)中的力控制不平衡振動控制模塊，由所述磁懸浮分子泵控制器( 控制位移檢測裝置(18)采集所述磁懸浮分子泵轉(zhuǎn)子的徑向位移信號，檢測所述轉(zhuǎn)子的徑向振幅，如果在所述力控制不平衡振動控制模塊的控制下，所述轉(zhuǎn)子上的不平衡質(zhì)量使所述轉(zhuǎn)子在升速過程中的最大徑向振幅不超過保護間隙的1/2，那么所述力控制不平衡振動控制模塊能夠抑制所述轉(zhuǎn)子的同頻振動，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速超過其剛性臨界轉(zhuǎn)速，順序執(zhí)行步驟②；②所述電機(8)繼續(xù)加速，由所述位移檢測裝置(18)檢測所述轉(zhuǎn)子的徑向振動情況， 當(dāng)所述轉(zhuǎn)子的徑向振動幅值超過預(yù)設(shè)非額定轉(zhuǎn)速振幅時，停止所述電機(8)加速，使轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在該轉(zhuǎn)速= 0，1，2......)處；由所述磁懸浮分子泵控制器( 控制轉(zhuǎn)速檢測裝置(19)或動平衡機檢測此時的轉(zhuǎn)速Q(mào)i ；判斷轉(zhuǎn)速ω 1是否小于轉(zhuǎn)子額定轉(zhuǎn)速ωΕ，如果Coi 小于ω Ε則按順序執(zhí)行步驟③，否則執(zhí)行步驟⑤；③在所述力控制不平衡振動控制模塊的控制下，利用所述動平衡機進行轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為非額定轉(zhuǎn)速的動平衡操作，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速從零升至Qi過程中以及轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為Coi時，所述轉(zhuǎn)子的徑向振動幅值都小于預(yù)設(shè)非額定轉(zhuǎn)速振幅，之后按順序執(zhí)行步驟④；④令i= i+Ι，重復(fù)步驟②；⑤在所述力控制不平衡振動控制模塊的控制下，利用所述動平衡機進行轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為額定轉(zhuǎn)速動平衡操作，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速從零升至ωΕ過程中，所述轉(zhuǎn)子的徑向振動幅值都小于預(yù)設(shè)非額定轉(zhuǎn)速振幅；并且使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為ωE時，所述轉(zhuǎn)子的徑向振動幅值小于預(yù)設(shè)額定轉(zhuǎn)速振幅且所述轉(zhuǎn)子殘余的不平衡質(zhì)量小于預(yù)設(shè)不平衡質(zhì)量，至此整個動平衡過程完成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動平衡方法，其特征在于所述步驟③具體為I.利用所述動平衡機測量所述磁懸浮分子泵機殼的振動信號，并同步獲取轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速信號，所述動平衡機采用影響系數(shù)法或模態(tài)平衡法根據(jù)所測得的所述磁懸浮分子泵機殼的振動信號和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速信號計算得出所述轉(zhuǎn)子所需的平衡質(zhì)量及平衡質(zhì)量的加載相位，關(guān)閉所述電機(8)，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速降到零，之后按順序執(zhí)行步驟II ；II.根據(jù)計算獲得的所需平衡質(zhì)量及平衡質(zhì)量的加載相位，對所述轉(zhuǎn)子進行平衡加工， 之后按順序執(zhí)行步驟III ；III.啟動所述電機(8)，開啟所述力控制不平衡振動控制模塊，由所述位移檢測裝置 (18)檢測所述轉(zhuǎn)子的徑向振幅，如果在所述力控制不平衡振動控制模塊的控制下，所述轉(zhuǎn)子上的不平衡質(zhì)量使所述轉(zhuǎn)子在升速過程中的最大徑向振幅不超過保護間隙的1/2，那么所述力控制不平衡振動控制模塊能夠抑制所述轉(zhuǎn)子的同頻振動，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速超過其剛性臨界轉(zhuǎn)速，按順序執(zhí)行步驟IV;IV.所述電機(8)繼續(xù)加速，檢測轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速升速至ωia程中以及轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為Coi時所述轉(zhuǎn)子的徑向振幅，如果所述轉(zhuǎn)子的徑向振幅都小于預(yù)設(shè)非額定轉(zhuǎn)速振幅，則執(zhí)行步驟④； 如果發(fā)現(xiàn)所述轉(zhuǎn)子的徑向振幅大于或等于預(yù)設(shè)非額定轉(zhuǎn)速振幅，則停止所述電機(8)加速，重復(fù)執(zhí)行所述步驟I。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的動平衡方法，其特征在于所述步驟⑤具體為A.如果…> ω ,則啟動所述電機⑶進行減速將轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速調(diào)整為ω Ε，否則將轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速保持在ωΕ;B.利用所述動平衡機測量所述磁懸浮分子泵機殼的振動信號，并同步獲取轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速信號，所述動平衡機采用影響系數(shù)法或模態(tài)平衡法根據(jù)所測得的所述磁懸浮分子泵機殼的振動信號和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速信號計算得出所述轉(zhuǎn)子所需的平衡質(zhì)量及平衡質(zhì)量的加載相位，關(guān)閉所述電機(8)，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速降到零，之后按順序執(zhí)行步驟C ；C.根據(jù)計算獲得的所需平衡質(zhì)量及平衡質(zhì)量的加載相位，對所述轉(zhuǎn)子進行平衡加工， 之后按順序執(zhí)行步驟D ；D.啟動所述電機(8)，開啟所述力控制不平衡振動控制模塊，由所述位移檢測裝置 (18)檢測所述轉(zhuǎn)子的徑向振幅，如果在所述力控制不平衡振動控制模塊的控制下，所述轉(zhuǎn)子上的不平衡質(zhì)量使所述轉(zhuǎn)子在升速過程中的最大徑向振幅不超過保護間隙的1/2，那么所述力控制不平衡振動控制模塊能夠抑制所述轉(zhuǎn)子的同頻振動，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速超過其剛性臨界轉(zhuǎn)速，按順序執(zhí)行步驟E ；E.所述電機⑶繼續(xù)加速，檢測轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速升速至ωΕ過程中所述轉(zhuǎn)子的徑向振幅，如果所述轉(zhuǎn)子的徑向振幅都小于預(yù)設(shè)非額定轉(zhuǎn)速振幅，則按順序執(zhí)行步驟F ；如果發(fā)現(xiàn)所述轉(zhuǎn)子的徑向振幅大于或等于預(yù)設(shè)非額定轉(zhuǎn)速振幅，則停止所述電機(8)加速，重復(fù)執(zhí)行所述步驟B;F.啟動所述電機(8)繼續(xù)升速至ωΕ，停止所述電機(8)加速，使轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在該轉(zhuǎn)速ωΕ 處，之后按順序執(zhí)行步驟G ；G.檢測此時所述轉(zhuǎn)子的徑向振幅，a.如果所述轉(zhuǎn)子的徑向振幅小于預(yù)設(shè)額定轉(zhuǎn)速振幅，則利用所述動平衡機測量所述磁懸浮分子泵機殼的振動信號，并同步獲取轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速信號，所述動平衡機采用影響系數(shù)法或模態(tài)平衡法根據(jù)所測得的所述磁懸浮分子泵機殼的振動信號和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速信號計算得出所述轉(zhuǎn)子所需的平衡質(zhì)量及平衡質(zhì)量的加載相位，關(guān)閉所述電機(8)，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速降到零；i.如果所述轉(zhuǎn)子殘余的不平衡質(zhì)量小于預(yù)設(shè)不平衡質(zhì)量，則整個動平衡過程完成； .否則執(zhí)行所述步驟C;b.如果所述轉(zhuǎn)子的徑向振幅大于或等于預(yù)設(shè)額定轉(zhuǎn)速振幅，則重復(fù)執(zhí)行所述步驟B。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的動平衡方法，其特征在于所述預(yù)設(shè)非額定轉(zhuǎn)速振幅為[20 μ m，40 μ m]，所述預(yù)設(shè)額定轉(zhuǎn)速振幅為
，所述預(yù)設(shè)不平衡質(zhì)量為 [5mg,12mg]。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的動平衡方法，其特征在于所述預(yù)設(shè)非額定轉(zhuǎn)速振幅為 40 μ m,所述預(yù)設(shè)額定轉(zhuǎn)速振幅為0. 1 μ m，所述預(yù)設(shè)不平衡質(zhì)量為10mg。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的動平衡方法，其特征在于所述步驟①之前還包括根據(jù)所述磁懸浮分子泵的動力學(xué)仿真計算和實驗得到轉(zhuǎn)子剛性臨界轉(zhuǎn)速和額定轉(zhuǎn)速ωΕ的步驟。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的動平衡方法，其特征在于在所述步驟③和⑤中，所述動平衡機通過其上設(shè)置的振動檢測探頭測量所述磁懸浮分子泵機殼的振動信號，所述動平衡機通過其上設(shè)置的轉(zhuǎn)速探頭測量轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速信號。
全文摘要
一種磁懸浮分子泵動平衡方法，在啟動磁懸浮分子泵電機后，開啟力控制不平衡振動控制模塊，如果在力控制不平衡振動控制模塊的控制下，轉(zhuǎn)子上的不平衡質(zhì)量使轉(zhuǎn)子在升速過程中的最大徑向振幅不超過保護間隙的1/2，那么不平衡振動控制模塊能抑制轉(zhuǎn)子的同頻振動，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速能夠很快超過其剛性臨界轉(zhuǎn)速，從而在較高速度下對磁懸浮分子泵的轉(zhuǎn)子進行動平衡操作。本發(fā)明的動平衡方法，可直接在高速下對磁懸浮分子泵的轉(zhuǎn)子進行動平衡操作，步驟簡單、效率高。
文檔編號F04D27/00GK102410240SQ201110399469
公開日2012年4月11日 申請日期2011年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月5日
發(fā)明者張剴, 張小章, 李奇志, 武涵, 鄒蒙 申請人:北京中科科儀技術(shù)發(fā)展有限責(zé)任公司, 清華大學(xué)