[发明专利]一种磁悬浮分子泵转子章动峰振动控制方法

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的转子章动峰振动控制方法。

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。

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。磁悬浮分子泵转子在升速过程中，转子由于陀螺效应而产生章动。磁悬浮分子泵转子的章动是指转子自转轴绕公转轴的正进动。磁悬浮分子泵转子的章动峰是指转子章动所造成的振动位移频谱峰，章动峰幅值是指该频谱峰的数值大小，章动峰频率是指转子章动的频率。磁悬浮分子泵转子的章动峰的幅值和频率会随着转子转速的变化而变化。如果磁悬浮分子泵转子的章动峰频率与磁悬浮分子泵定子结构或转子叶片固有的某种模态频率相同且幅值足够大时，会引起共振导致转子失稳，因此必须对转子的章动峰进行抑制。常见的转子章动峰抑制方法是通过对转子施加与陀螺力矩反向的力矩来抑制转子章动峰引起的振动，此处的力矩一般是根据经验值预先设定的。其中，陀螺力矩是指高速旋转的转子当旋转轴在空间中改变方位时所表现出的抗阻力矩，其大小与转子转动惯量、转速及自转轴的进动角速度成正比。由于转子章动峰的幅值和频率是随转子转速变化而变化的，如果采用固定参数来抑制章动峰，则无法对整个转子工作转速范围的转子振动实现良好控制；如果系统的结构或者特性发生变化时，转子章动峰也会随之变化，则预先设定的控制参数可能无法实现对转子章动峰的抑制。

为解决上述问题，本发明提出了一种磁悬浮分子泵转子章动峰振动控制方法，该方法可以实现在整个转子工作转速范围内对转子章动自动实现良好的抑制，保证磁悬浮分子泵稳定运行。

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磁悬浮分子泵转子章动峰抑制方法中，其控制参数固定，抑制效果受到限制，从而提出一种可以自动检测磁悬浮分子泵转子章动峰的变化情况，并自动修改相应的控制参数的磁悬浮分子泵转子章动峰振动控制方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的磁悬浮分子泵转子章动峰振动控制方法，包括如下步骤：

（1）磁悬浮分子泵转子升速时，磁悬浮分子泵控制器控制转子位移检测装置采集所述磁悬浮分子泵转子的位移信号，并将所述位移信号传输给转子振动检测装置；

（2）所述转子振动检测装置中设置有数字信号处理单元，所述数字信号处理单元将所述位移信号进行快速傅立叶变换得到转子振动频谱，根据所述转子振动频谱得到转子章动峰的频率和幅值，然后将所述转子章动峰的频率和幅值传输到所述磁悬浮分子泵控制器中；

（3）所述磁悬浮分子泵控制器包括转子章动峰振动控制单元，所述章动峰控制单元中预先设置有控制参数，所述磁悬浮分子泵控制器中预先设置有转子章动峰的预设稳定工作阈值和预设安全阈值，所述磁悬浮分子泵控制器判断步骤（2）中得到的转子章动峰的幅值是否超过所述预设稳定工作阈值，如果所述转子章动峰的幅值超过所述预设稳定工作阈值，则修改所述转子章动峰振动控制单元的控制参数来抑制章动峰；

（4）当转子转速变化时，重复步骤（1）-（3），从而得到适合各个转速段的一系列转子章动峰振动控制单元的控制参数，将所述转子章动峰振动控制单元的控制参数记录在泵内存储器中；

所述转子章动峰振动控制单元的控制参数包括一系列章动峰抑制控制参数及其对应的速度范围；

在上述过程中，如果所述转子振动检测装置检测到转子振动超过所述预设安全阈值，所述磁悬浮分子泵控制器则控制电机停机，保证磁悬浮分子泵的运行安全；

（5）所述磁悬浮分子泵控制器控制速度检测装置检测转子转速，并根据转子转速调用步骤（4）中所述该转速段对应的控制参数进行控制，从而保证磁悬浮分子泵稳定工作。

在所述步骤（2）中，所述数字信号处理单元包含高速数字处理芯片。

在所述步骤（3）中，设置的所述转子章动峰的预设稳定工作阈值为转子本频振动幅值的30%，设置的所述转子章动峰的预设安全阈值为转子本频振动幅值的60%。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点，