一种磁悬浮分子泵的目标悬浮中心控制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种磁悬浮分子泵的目标悬浮中心控制方法及装置，其中，方法，基于磁轴承坐标矩阵、传感器坐标矩阵和线性缩放矩阵，计算主轴轴心(各磁轴承的转子中心)在磁轴承坐标系下与传感器坐标系下的目标悬浮中心矩阵，可以即时校正磁悬浮分子泵的主轴轴心引起的偏移，不但可以避免各磁轴承的转子与静片发生剐蹭现象，进而提高磁悬浮分子泵的使用寿命，而且还保证了即使在主轴轴心偏移的情况下，将磁轴承坐标系与传感器坐标系进行对中，确保磁悬浮分析泵能够重新静态悬浮，避免磁悬浮分子泵发生危险故障。发生危险故障。发生危险故障。

【技术实现步骤摘要】
一种磁悬浮分子泵的目标悬浮中心控制方法及装置


[0001]本专利技术涉及磁悬浮分子泵悬浮中心控制
，具体涉及一种磁悬浮分子泵的目标悬浮中心控制方法及装置。

技术介绍

[0002]磁悬浮分子泵利用高速旋转的转子把动能传输给气体分子，使之获得定向速度从而被压缩驱至排气口抽走的机械式真空泵。磁悬浮分子泵已成为镀膜、平板显示、芯片制造等设备中主要高空排气设备。
[0003]目前在大型磁悬浮分子泵应用的磁悬浮轴承中，基本采用五轴主动磁悬浮轴承及控制系统。五个自由度的位移传感器采用电感型传感器或电涡流型传感器。磁悬浮分子泵由磁悬浮分子泵与控制器组成，磁悬浮分子泵应用于高压强磁场环境中时，由于强磁场环境对电气元件会产生较强电磁干扰与辐射，导致电气元件的使用寿命降低，因此，出于考虑提高磁悬浮分子泵使用寿命，在强磁场环境中安装磁悬浮分子泵需要采取分体安装方式，即分子泵本体安装于高压强磁场环境中，控制器安装于正常环境中，两者中间采取长线缆连接。线缆长度取决于强磁场与控制器之间的距离，一般电涡流传感器的测量距离在6
‑
15m之间。
[0004]目前，磁悬浮分子泵在高速运转过程中，随着温度高速升高，磁轴承内部铜损升高，其输出磁力损失增大，会引起磁轴承的主轴轴心发生偏移；或，由于磁悬浮分子泵各组件的安装方式以及机械尺寸电气参数等因素，径向组件之间不能做到对中，也会引起磁轴承的主轴轴心发生偏移，而主轴轴心发生偏移，导致各磁轴承的转子与静片发生剐蹭现象，进而造成危险事故现象。

技术实现思路

[0005]因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中的磁悬浮分子泵在高速运行过程中，磁悬浮分子泵与控制器因主轴轴心发生偏移，导致各磁轴承的转子与静片发生剐蹭现象，最终造成危险事故现象，从而提供一种磁悬浮分子泵的目标悬浮中心控制方法及装置。
[0006]根据第一方面，本专利技术实施例提供一种磁悬浮分子泵的目标悬浮中心控制方法，用于与所述磁悬浮分子泵对应连接的控制器，所述磁悬浮分子泵包括围绕主轴安装的2组径向磁轴承、1组轴向磁轴承形成五自由度控制以及2组径向位移传感器和1组轴向位移传感器，当主轴轴心发生偏移时，所述2组径向位移传感器用于检测其所在平面主轴轴心径向位移，所述1组轴向位移传感器用于检测主轴轴向位移，所述磁悬浮分子泵的目标悬浮中心控制方法，包括如下步骤：
[0007]基于所述控制器内存储的静态磁悬浮中心矩阵，控制与所述控制器对应连接的所述磁悬浮分子泵静态悬浮；
[0008]创建基于所述2组径向磁轴承和所述1组轴向磁轴承在五自由度方向上形成的磁
轴承坐标系和基于所述2组径向位移传感器、所述1组轴向位移传感器形成的传感器坐标系，所述五自由度方向包括x轴方向、y轴方向、a轴方向、b轴方向、z轴方向；
[0009]当所述磁悬浮分子泵的主轴轴心发生偏移时，获取所述主轴轴心的当前悬浮位置分别在所述磁轴承坐标系下形成的磁轴承坐标矩阵以及在所述传感器坐标系下形成的传感器坐标矩阵，其中，所述磁轴承坐标矩阵基于所述2组径向磁轴承、所述1组轴向磁轴承在所述五自由度方向上对应的偏置电压参数确定，所述传感器坐标矩阵基于所述2组径向位移传感器其所在平面主轴轴心径向位移和所述1组轴向位移传感器检测主轴轴向位移确定；
[0010]基于所述磁轴承坐标矩阵和所述传感器坐标矩阵，计算二者之间的线性缩放矩阵；
[0011]基于所述静态磁悬浮中心矩阵和所述线性缩放矩阵，计算用于校正所述主轴轴心偏移的目标悬浮中心矩阵；
[0012]基于所述目标悬浮中心矩阵，校正所述主轴轴心偏移。
[0013]在一种具体的实施方式中，所述静态磁悬浮中心矩阵通过如下公式表达：
[0014][0015]其中，M0为所述静态磁悬浮中心矩阵，所述x
max
为基于每组径向磁轴承的最大输出磁力，将所述每组径向磁轴承的转子吸附至所述x轴方向上第一磁极位置对应的第一坐标；所述x
min
为基于所述每组径向磁轴承的最大输出磁力，将所述每组径向磁轴承的转子吸附至所述x轴方向上第二磁极位置对应的第二坐标；所述y
max
为基于所述每组径向磁轴承的最大输出磁力，将所述每组径向磁轴承的转子吸附至所述y轴方向上第一磁极位置对应的第一坐标；所述y
min
为基于所述每组径向磁轴承的最大输出磁力，将所述每组径向磁轴承的转子吸附至所述y轴方向上第二磁极位置对应的第二坐标；所述a
max
为基于所述每组径向磁轴承的最大输出磁力，将所述每组径向磁轴承的转子吸附至所述a轴方向上第一磁极位置对应的第一坐标，所述a
min
为基于所述每组径向磁轴承的最大输出磁力，将所述每组径向磁轴承的转子吸附至所述a轴方向上第二磁极位置对应的第二坐标；所述b
max
为基于所述每组径向磁轴承的最大输出磁力，将所述每组径向磁轴承的转子吸附至所述b轴方向上第一磁极位置对应的第一坐标，所述b
min
为基于所述每组径向磁轴承的最大输出磁力，将所述每组径向磁轴承的转子吸附至所述b轴方向上第二磁极位置对应的第二坐标；所述z
max
为基于所述每组轴向磁轴承的最大输出磁力，将所述每组轴向磁轴承的转子吸附至所述z轴方向上第一磁极位置对应的第一坐标，所述z
min
为基于所述每组轴向磁轴承的最大输出磁力，将所述每组轴向磁轴承的转子吸附至所述z轴方向上第二磁极位置对应的第二坐标；所述第一磁极与所述第二磁极相对。
[0016]在另一种具体的实施方式中，所述传感器坐标矩阵通过如下公式表达：
[0017][0018]其中，M1为所述传感器坐标矩阵，所述x1为所述传感器坐标系下所述x轴方向上的坐标值，所述y1为所述传感器坐标系下所述y轴方向上的坐标值，所述a1为所述传感器坐标系下所述a轴方向上的坐标值，所述b1为所述传感器坐标系下所述b轴方向上的坐标值，所述z1为所述传感器坐标系下所述z轴方向上的坐标值。
[0019]在另一种具体的实施方式中，所述磁轴承坐标矩阵通过如下公式表达：
[0020][0021]其中，所述M2为所述磁轴承坐标矩阵，所述x1'为基于所述x轴方向上对应的偏置电压参数V
x+
、V
x
‑
确定的坐标值，所述y1'为基于所述y轴方向上对应的偏置电压参数V
y+
、V
y
‑
确定的坐标值，所述a1'为基于所述a轴方向上对应的偏置电压参数V
a+
、V
a
‑
确定的坐标值，所述b1'为基于所述b轴方向上对应的偏置电压参数V
b+
、V
b
‑
确定的坐标值，所述z1'为基于所述z轴方向上对应的偏置电压参数V
z+
、V
z
‑
确定的坐标值。
[0022]在另一种具体的实施方式中，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磁悬浮分子泵的目标悬浮中心控制方法，用于与所述磁悬浮分子泵对应连接的控制器，所述磁悬浮分子泵包括围绕主轴安装的2组径向磁轴承、1组轴向磁轴承形成五自由度控制以及2组径向位移传感器和1组轴向位移传感器，当主轴轴心发生偏移时，所述2组径向位移传感器用于检测其所在平面主轴轴心径向位移，所述1组轴向位移传感器用于检测主轴轴向位移，其特征在于，所述磁悬浮分子泵的目标悬浮中心控制方法，包括如下步骤：基于所述控制器内存储的静态磁悬浮中心矩阵，控制与所述控制器对应连接的所述磁悬浮分子泵静态悬浮；创建基于所述2组径向磁轴承和所述1组轴向磁轴承在五自由度方向上形成的磁轴承坐标系和基于所述2组径向位移传感器、所述1组轴向位移传感器形成的传感器坐标系，所述五自由度方向包括x轴方向、y轴方向、a轴方向、b轴方向、z轴方向；当所述磁悬浮分子泵的主轴轴心发生偏移时，获取所述主轴轴心的当前悬浮位置分别在所述磁轴承坐标系下形成的磁轴承坐标矩阵以及在所述传感器坐标系下形成的传感器坐标矩阵，其中，所述磁轴承坐标矩阵基于所述2组径向磁轴承、所述1组轴向磁轴承在所述五自由度方向上对应的偏置电压参数确定，所述传感器坐标矩阵基于所述2组径向位移传感器其所在平面主轴轴心径向位移和所述1组轴向位移传感器检测主轴轴向位移确定；基于所述磁轴承坐标矩阵和所述传感器坐标矩阵，计算二者之间的线性缩放矩阵；基于所述静态磁悬浮中心矩阵和所述线性缩放矩阵，计算用于校正所述主轴轴心偏移的目标悬浮中心矩阵；基于所述目标悬浮中心矩阵，校正所述主轴轴心偏移。2.根据权利要求1所述的磁悬浮分子泵的目标悬浮中心控制方法，其特征在于，所述静态磁悬浮中心矩阵通过如下公式表达：其中，所述M0为所述静态磁悬浮中心矩阵，x
max
为基于每组径向磁轴承的最大输出磁力，将所述每组径向磁轴承的转子吸附至所述x轴方向上第一磁极位置对应的第一坐标；x
min
为基于所述每组径向磁轴承的最大输出磁力，将所述每组径向磁轴承的转子吸附至所述x轴方向上第二磁极位置对应的第二坐标；y
max
为基于所述每组径向磁轴承的最大输出磁力，将所述每组径向磁轴承的转子吸附至所述y轴方向上第一磁极位置对应的第一坐标；y
min
为基于所述每组径向磁轴承的最大输出磁力，将所述每组径向磁轴承的转子吸附至所述y轴方向上第二磁极位置对应的第二坐标；a
max
为基于所述每组径向磁轴承的最大输出磁力，将所述每组径向磁轴承的转子吸附至所述a轴方向上第一磁极位置对应的第一坐标，a
min
为基于所述每组径向磁轴承的最大输出磁力，将所述每组径向磁轴承的转子吸附至所述a轴方向上第二磁极位置对应的第二坐标；b
max
为基于所述每组径向磁轴承的最大输出磁力，将所述每组径向磁轴承的转子吸附至所述b轴方向上第一磁极位置对应的第一坐标，b
min
为基于所述每组径向磁轴承的最大输出磁力，将所述每组径向磁轴承的转子吸附至所述b轴方向上
第二磁极位置对应的第二坐标；z
max
为基于所述每组轴向磁轴承的最大输出磁力，将所述每组轴向磁轴承的转子吸附至所述z轴方向上第一磁极位置对应的第一坐标，z
min
为基于所述每组轴向磁轴承的最大输出磁力，将所述每组轴向磁轴承的转子吸附至所述z轴方向上第二磁极位置对应的第二坐标；所述第一磁极与所述第二磁极相对。3.根据权利要求1所述的磁悬浮分子泵的目标悬浮中心控制方法，其特征在于，所述传感器坐标矩阵通过如下公式表达：其中，所述M1为所述传感器坐标矩阵，所述x1为所述传感器坐标系下所述x轴方向上的坐标值，所述y1为所述传感器坐标系下所述y轴方向上的坐标值，所述a1为所述传感器坐标系下所述a轴方向上的坐标值，所述b1为所述传感器坐标系下所述b轴方向上的坐标值，所述z1为所述传感器坐标系下所述z轴方向上的坐标值。4.根据权利要求1所述的磁悬浮分子泵的目标悬浮中心控制方法，其特征在于，所述磁轴承坐标矩阵通过如下公式表达：其中，所述M2为所述磁轴承坐标矩阵，x1'为基于所述x轴方向上对应的偏置电压参数V
x+
、V
x
‑
确定的坐标值，y1'为基于所述y轴方向上对应的偏置电压参数V
y+
、V
y
‑
确定的坐标值，a1'为基于所述a轴方向上对应的偏置电压参数V
a+
、V
a
‑
确定的坐标值，b1'为基于所述b轴方向上对应的偏置电压参数V
b+
、V
b
‑
确定的坐标值，z1'为基于所述z轴方向上对应的偏置电压参数V
z+
、V
z
‑
确定的坐标值。5.根据权利要求4所述的磁悬浮分子泵的目标悬浮中心控制方法，其特征在于，所述x1'通过如下公式计算：所述x
+
基于每组径向磁轴承在所述x轴方向上输出的偏置电压参数V
x+
对应的坐标值，所述x
‑
基于所述每组径向磁轴承在所述x轴方向上输出的偏置电压参数V
x
‑
对应的坐标值；所述y1'通过如下公式计算：
所述y
+
基于每组径向磁轴承在所述y轴方向上输出的偏置电压参数V
y+
对应的坐标值，所述y
‑
基于所述每组径向磁轴承在所述y轴方...

【专利技术属性】
技术研发人员：张亚楠，苏子慕，刘宏伟，李赏，
申请(专利权)人：北京中科科仪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：