[发明专利]同步抑制磁悬浮分子泵转子次临界振动的方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及到磁悬浮分子泵，具体是一种同步抑制磁悬浮分子泵转子次临界振动的方法和系统。

背景技术

磁悬浮分子泵利用磁轴承将分子泵转子悬浮在空中，从而实现磁悬浮分子泵转子在高速工作过程中无接触、无摩擦和无需润滑等特点。由于磁悬浮分子泵的上述优点，因此被广泛地应用到高真空度、高洁净度真空环境的获得领域中。

磁悬浮分子泵结构一般如图1所示，由以下几个部分组成：磁悬浮分子泵体、磁悬浮分子泵转子、磁悬浮分子泵电机、第一径向磁轴承、第二径向磁轴承、轴向磁轴承、第一径向保护轴承、第二径向保护轴承、轴向保护轴承、第二径向位置传感器、第二径向位置传感器、轴向位置传感器和磁悬浮分子泵控制器等。

磁悬浮分子泵在正常工作时，转子稳定悬浮在预先设定的悬浮中心处。当转子受到外界扰动失稳跌落到保护轴承上时，转子进入次临界振动状态。所述次临界振动指振动频率低于转子转速同步频率的振动，转子的次临界振动主要表现为一种圆涡动，运动轨迹如图3所示。其中，圆涡动指转子轴线绕支承中心线作圆形的前向或后向进动的运动形式。此时磁轴承进入非线性状态，一般的磁轴承控制器无法控制磁轴承提供合适的电磁力对转子进行有效控制。现有抑制磁悬浮分子泵转子次临界振动的方法都是笼统的对次临界振动进行抑制，而常见的磁轴承控制器无法对转子次临界振动信号实现准确的同步，无法解决转子跌落条件下的次临界振动问题，因此很难对转子的次临界振动进行有效的抑制。

发明内容

为此，本发明所要解决的是现有的磁悬浮分子泵控制器无法对转子次临界振动信号实现准确同步带来的很难对转子的次临界振动进行有效抑制的技术问题，提供一种同步抑制磁悬浮分子泵转子次临界振动的方法和系统。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种同步抑制磁悬浮分子泵转子次临界振动的方法，依次包括如下步骤：

①磁悬浮分子泵转子失稳跌落后，磁悬浮分子泵控制器控制数字信号处理芯片获取所述分子泵转子位移信号，并对所述位移信号进行快速傅立叶变换，通过分析转子振动频谱得到所述分子泵转子次临界振动的频率f₀和幅值A₀；

②以径向磁轴承定子内圆中心为原点建立直角坐标系，设定转子次临界振动轨迹上的位置A为转子次临界振动同步的起始点，当转子位移矢量与坐标轴X正向夹角为预先设定的夹角Φ时即认为转子运动到A点，获取A点处所述分子泵转子次临界振动的相位当所述分子泵转子运动到所述位置A时，根据所述分子泵转子次临界振动的频率f₀、幅值A₀和相位按照正弦规律输出补偿力抑制所述转子次临界振动；

③当所述分子泵转子再一次运动到所述位置A时，启动数字信号处理芯片在转子下个次临界振动周期内对转子位移做单一频率快速傅立叶变换变换，则可得到转子次临界振动幅值A_i和相位其中，单一频率快速傅立叶变换的频率设为当前转子次临界频率f_i；磁悬浮分子泵控制器将当前转子次临界振动幅值A_i和相位与上个次临界振动周期内的幅值A_i-1和相位进行比较，根据比较结果对下个次临界振动周期的补偿力幅值和相位进行修正；重复此步骤，直到经过预定周期T；

④数字信号处理芯片每隔预定周期T对转子位移信号做一次快速傅立叶变换获得新的转子次临界振动频率f_j，将下个次临界振动周期的补偿力频率设定为f_j；

⑤磁悬浮分子泵控制器在每个次临界振动周期均判断所述分子泵转子次临界振动的幅值是否减小到预设阈值；当检测到转子次临界振动幅值已小于预设阈值，且所述分子泵转子已经彻底脱离保护轴承时，则完成所述分子泵转子次临界振动的抑制；否则继续重复执行上述步骤③-④。

所述转子位移矢量与坐标轴X正向夹角为零度。

所述补偿力的频率与所述次临界振动的频率大小相等；所述补偿力的大小正比于所述次临界振动的幅值，相位相反。

所述步骤④中，所述预定周期T可选为五到十五个转子次临界振动周期。

同时，提供同步抑制磁悬浮分子泵转子次临界振动的系统，包括：

位置传感器；

磁悬浮分子泵控制器，控制所述位移传感器获取所述磁悬浮分子泵转子位移信号的位移信号，同时负责控制各部件工作；