[发明专利]一种磁悬浮分子泵平衡质量校正方法

权利要求书

1.一种磁悬浮分子泵平衡质量校正方法，其特征在于，通过如下步骤实现：

步骤(1)、磁悬浮分子泵涡轮转子转速Ω下，磁悬浮分子泵力学模型；

平衡面1的平衡质量m₁和平衡面2的平衡质量m₂对应的力和力矩等价于磁悬浮分子泵涡轮转子旋转时的径向磁轴承力、不不平衡力和径向磁轴承力矩、不平衡力矩，其等价关系式表示为：

其中，平衡面1和平衡面2的轴心距分别为r₁和r₂，质心C到平衡面1和平衡面2的横向距离用L_b1和L_b2表示，磁轴承1、磁轴承2到质心C的横向距离分别用L_m1、L_m2表示，磁悬浮分子泵涡轮转子带叶片质量用m表示，磁悬浮分子泵涡轮转子轴向转动惯量用J_z表示，径向转动惯量用J_r表示，磁轴承1、磁轴承2的电流刚度分别用k_i1、k_i2表示，磁轴承1、磁轴承2两端上位移刚度分别用k_s1、k_s2表示，磁轴承1、磁轴承2的同频控制电流矢量分别用i₁、i₂表示，磁悬浮分子泵涡轮转子的平动和转动位移分别用R、γ表示；

根据上述等价关系式关系，平衡质量表达式为：

m₁＝C₁R+D₁γ+E₁i₁+F₁i₂

m₂＝C₂R+D₂γ+E₂i₁+F₂i₂

其中，C₁、D₁、E₁、F₁和C₂、D₂、E₂、F₂表达式如下：

步骤(2)、磁悬浮分子泵涡轮转子转速Ω下，磁悬浮分子泵平衡质量矩阵表达式；

将平衡质量表达式改写成矩阵形式，改写后如下所示：

M_c＝KV

其中，平衡质量矩阵M_c＝[m₁ m₂]^T，磁悬浮分子泵涡轮转子同频响应矩阵V＝[R γi₁i₂]^T，K表示从V到M_c的转换系数矩阵，K表示如下：

步骤(3)、在磁悬浮分子泵涡轮转子平衡转速Ω下实现磁悬浮分子泵涡轮转子旋转，测量普通控制模式下的磁悬浮分子泵涡轮转子同频响应，通过同频响应解算平衡质量；

启动磁悬浮分子泵涡轮转子，缓慢加速到平衡转速Ω，待磁悬浮分子泵涡轮转子稳定工作后，采集磁悬浮分子泵涡轮转子的同频响应V₁，根据平衡质量矩阵与同频响应的关系表达式，解算出平衡质量M_c1，如下式所示：

M_c1＝KV₁

步骤(4)、通过电机控制，将磁悬浮分子泵涡轮转子降速到静止，根据步骤(3)中解算的平衡质量M_c1进行配重；

步骤(5)、配重之后，此时磁悬浮分子泵涡轮转子仍然存在不平衡力和不平衡力矩，此时启动磁悬浮分子泵涡轮转子，缓慢加速到平衡转速Ω，待磁悬浮分子泵涡轮转子稳定工作后，采集磁悬浮分子泵涡轮转子的同频响应V₂，此时有如下表达式：

其中，M_c2表示校正磁悬浮分子泵涡轮转子所加的平衡质量，K₂表示校正后的转换系数矩阵；

步骤(6)、根据步骤(5)，可得到校正后的转换系数矩阵K₂：

K₂＝M_c1(V₁-V₂)^-1

通过平衡质量矩阵与同频响应和校正后的转换系数矩阵K₂，可求解校正磁悬浮分子泵涡轮转子所加的平衡质量：

M_c2＝K₂V₂。