[发明专利]一种磁悬浮分子泵平衡质量校正方法

摘要

本发明公开了一种磁悬浮分子泵平衡质量校正方法，首先，建立磁悬浮分子泵力学模型，得到平衡质量的表达式；然后将分子泵涡轮转子升速至平衡转速，在普通控制模式下解算平衡质量，并将涡轮转子降速到静止，按照前一步计算的平衡质量配重；接着升速涡轮转子至平衡转速进行平衡质量校正，得到校正后的转换系数矩阵；最后通过转换系数矩阵以及平衡质量表达式算出校正后的平衡质量。本发明提出的磁悬浮分子泵电平衡质量校正方法，具有效率高、精度高、步骤简单的优点。

主权项

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，磁悬浮转子带叶片质量用m表示，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+F₁i₂m₂＝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，转子同频响应矩阵V＝[R γ i₁ i₂]^T，K表示从V到M_c的转换系数矩阵，K表示如下：步骤(3)、在分子泵涡轮转子平衡转速Ω下实现转子旋转，测量普通控制模式下的涡轮转子同频响应，通过同频响应解算平衡质量；启动磁悬浮分子泵转子，缓慢加速到平衡转速Ω，待涡轮转子稳定工作后，采集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转子，缓慢加速到平衡转速Ω，待涡轮转子稳定工作后，采集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，可求解校正涡轮转子所加的平衡质量：M_c2＝K₂V₂。