[实用新型]一种真空分子泵用霍尔永磁无刷直流高速电机

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种真空分子泵，特别是一种真空分子泵用霍尔永磁无刷 直流高速电机。

背景技术

现有的真空分子泵是一种机械式真空泵，它通过高速旋转的多级涡轮转子 叶片和静止涡轮叶片的组合进行抽气，在分子流区域内对被抽气体产生很高的 压缩比，从而获得所需要的高真空和超高真空性能。分子泵的抽气机理是，在 分子流区域内靠高速运动的刚体表面传递给气体分子以动量，使气体分子在刚 体表面的运动方向上产生定向流动，从而达到抽气的目的。由此可知：分子泵 的转子叶片必须具有与气体分子速度相近的线速度，具有这样的高速度才能使 气体分子与动叶片相碰撞后改变随机散射的特性而作定向运动。分子泵的转速 越高，对提高分子泵的各项性能越有利。同时，分子泵内为真空环境，电机定 转子之间是不接触的，电机转子产生的热量只能通过热辐射来散发，而且分子 泵的使用工况是需要连续运行的，有时候一运行就是连续3个月，这些热量会 慢慢的累积起来，因此需要电机损耗尽量小，产生的热量尽量少，最好能在热 辐射的情况下就能在较低温度下达到热平衡。传统异步电机功率因素低，由其 是在高速下，功率损耗大，会产生大量的热量，因此限制了分子泵向超高速发 展。而现有的有刷直流电机由于在高转速下，电刷使用寿命极短也不适合采用。 因此本方案中只能才有直流无刷永磁电机，直流无刷永磁电机的功率密度高， 由其是在高转速下能量损耗不到异步电机的50％，又因为分子泵的初始转动惯 量非常大，普通的无霍尔直流无刷电机影响分子泵的启动效果，因此本方案最 终确定采用霍尔永磁无刷直流电机。霍尔永磁无刷直流电机所采用的霍尔元件 容易受电机三相电流产生的电磁场干扰，而且霍尔元件在电机定子内不容易安 装固定，导致这种电机批量生产非常困难。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种结构设计合理、装配简单、性 能稳定可靠、霍尔传感器屏蔽措施好、便于批量生产的霍尔永磁高速电机。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案是设计了内转子霍尔永磁 高速(无刷直流)电机，由电机转子和电机定子两大部分组成，其中电机转子 由合金钢芯轴、永磁片或永磁环、合金护套三个部件组成。合金钢芯轴由于需 要保证强度要求，一般要经过多次退火处理；为了降低电机驱动部分的设计难 度和加强驱动部分的通用性，本方案电机采用1对级或是2对级方案，因此永 磁可以采用永磁环或是用永磁环均匀割开的永磁片方式，这样便于保证永磁安 装到芯轴上后的圆整度，永磁安装到芯轴上采用高强度、耐高温胶水固定；合 金护套采用高强度低损耗合金材料，也是通过采用高强度、耐高温胶水与永磁 固定。

电机定子由定子铁芯、线包绕组、霍尔传感器及霍尔电路板、霍尔安装基 座、灌封树脂及电机外套筒、引出线六个部件组成。定子铁芯由0.15-0.5mm厚 的硅钢片叠压组成，形状为6磁极、12磁极或24磁极，磁极采用马蹄形，沿圆 周均匀分布，为减小铁损，磁极间隙设计小于4mm。线包绕组采用容易塑型的 自粘线，并采用多股方式，这样便于下线和整形，线包绕组与定子铁芯及线包 绕组相互之间采用绝缘纸进行屏蔽保护。方案中采用6个霍尔传感器，按圆周 均匀分布在电机定子内圆，即每隔60°安装一个，将6个霍尔3个一组分成两 组，实际使用时只选用其中相邻的3个，另外3个备用，为简化线路设计，便 于霍尔的安装，我们设计了专门的霍尔电路板来焊接固定霍尔的引脚，同时为 了屏蔽电机电磁场对霍尔传感器的影响，我们在霍尔电路板四周包裹了铜网屏 蔽层。由于分子泵转速很高，达到每分钟20000转以上，因此霍尔传感器之间 微小的相位差也会对电机的性能和使用效果产生很大的影响，因此为了减小这 种误差和提高生产效率，我们还设计了专门用来固定霍尔位置的霍尔安装基座， 通过安装基座，霍尔传感器的相对位置被严格的固定住了，保证了霍尔传感器 的高可靠性。为了优化电机定子与外壳的导热性能，我们还对安装完的电机定 子用导热性能良好的环氧树脂进行灌封，由于树脂外形尺寸不容易控制，我们 同时设计了电机外套筒，通过最后加工电机外套筒来保证电机定子的装配精度。 引出线采用绝缘层为铁氟龙材料的高温线，引出线分两股从电机定子两端分别 引出，走大电流的电机三相电流引出线为一端，霍尔传感器的信号线为另一端， 同时对霍尔传感器的引出线进行加套屏蔽保护，这样就能为霍尔传感器有效的 屏蔽了周围的电磁场干扰。