專利名稱：一種外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的磁軸承渦輪真空分子泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的磁軸承渦輪真空分子泵
背景技術(shù)：
渦輪真空分子泵是一種機械式真空泵，它通過高速旋轉(zhuǎn)的多級渦輪轉(zhuǎn)子葉片和靜止渦輪葉片的組合進(jìn)行抽氣，在分子流區(qū)域內(nèi)對被抽氣體產(chǎn)生很高的壓縮比，從而獲得所需要的高真空和超高真空性能。采用了磁力軸承技術(shù)的渦輪真空分子泵，由于軸承無需加入任何潤滑介質(zhì)，葉輪在無油條件下運行，因此在運轉(zhuǎn)過程中，高真空區(qū)域不會受到油蒸汽的污染，不需要冷阱和油擋板，即可獲得清潔的高真空和超高真空環(huán)境；此外，由于軸承上沒有機械接觸和摩擦，也不存在潤滑介質(zhì)流淌的問題，因此可以實現(xiàn)任意角度安裝，這使得分子泵的應(yīng)用更為靈活。目前磁懸浮分子泵已廣泛應(yīng)用于加速器技術(shù)、等離子體技術(shù)、半導(dǎo)體制造、電子顯微鏡、電真空器件的制造及真空技術(shù)的各個領(lǐng)域，為制造過程提供穩(wěn)定可靠的高真空環(huán)境。
采用了磁軸承作為支承的渦輪真空分子泵裝置，結(jié)構(gòu)上包括了定子上提供徑向力支撐的徑向電磁鐵和提供軸向力支撐的軸向電磁鐵，以及轉(zhuǎn)子上對應(yīng)定子電磁鐵的導(dǎo)磁銜鐵。
如圖1所示，現(xiàn)有的磁軸承渦輪真空分子泵在結(jié)構(gòu)上大體保持了原機械軸承支承的結(jié)構(gòu)形式，即通過一個電主軸4帶動連接在軸端的渦輪泵頭5高速旋轉(zhuǎn)來實現(xiàn)抽氣并得到高的真空。為了能夠使結(jié)構(gòu)更為緊湊，同時改善支撐的力學(xué)特性以減小軸承受力，通常將泵頭設(shè)計為中空的碗式結(jié)構(gòu)，倒扣在電主軸上，其中5為渦輪泵頭，4為電主軸轉(zhuǎn)子，3為電主軸定子，2為分子泵外殼，1為分子泵底座，6、9為徑向磁力軸承，7為電機，8為軸向磁力軸承。這種結(jié)構(gòu)存在如下的一些問題 1)由于磁軸承比普通滾珠軸承體積大，且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在進(jìn)行產(chǎn)品的小型化上具有一定的困難，復(fù)雜的裝配會增加故障發(fā)生的風(fēng)險； 2)細(xì)長的芯軸加上具有較大轉(zhuǎn)動慣量的泵頭，這種結(jié)構(gòu)具有較強的陀螺效應(yīng)，并增加了轉(zhuǎn)子過臨界運轉(zhuǎn)的可能，使得泵體在升、降速過程中存在不穩(wěn)定因素； 3)在結(jié)構(gòu)上，從中心到外分別是電主軸轉(zhuǎn)子、電主軸定子、渦輪泵頭轉(zhuǎn)子、外殼的結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜且不夠緊湊，造成了一定的空間浪費。


發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、緊湊的外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的磁軸承渦輪真空分子泵。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明一種外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的磁軸承渦輪真空分子泵，包括底座、外殼、電機、渦輪泵頭、徑向磁力軸承和軸向磁力軸承，渦輪泵頭為中空的碗式結(jié)構(gòu)，底座上固定設(shè)置有一芯軸，渦輪泵頭同心倒扣在所述芯軸上，并且由芯軸構(gòu)成電機定子，渦輪泵頭構(gòu)成電機轉(zhuǎn)子，徑向磁力軸承及軸向磁力軸承均設(shè)置在芯軸與渦輪泵頭之間，渦輪泵頭在徑向和軸向磁力軸承支承下繞芯軸旋轉(zhuǎn)。
由于磁力軸承不存在摩擦、潤滑等問題，因此外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)在實現(xiàn)上并未對軸和軸承的設(shè)計增加什么困難，相反這樣的外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)設(shè)計可以使得渦輪真空分子泵本身的結(jié)構(gòu)形式得到簡化，從中心向外分別是定子、轉(zhuǎn)子、外殼的結(jié)構(gòu)，較內(nèi)轉(zhuǎn)子形式的磁力軸承分子泵少了一層結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)上的簡化，具有以下的突出優(yōu)點 1)由于結(jié)構(gòu)上的簡化，使得整體上較傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的分子泵加工、裝配起來更為簡單，因而也更為易于維護(hù)； 2)簡化的結(jié)構(gòu)形式帶來制造零件數(shù)量的減少，加工量和加工工時的降低，以及結(jié)構(gòu)制造成本的下降； 3)由于這種結(jié)構(gòu)設(shè)計，大大縮短了熱傳導(dǎo)的途徑，在磁力軸承和電機轉(zhuǎn)子部分的磁滯損耗和渦流損耗產(chǎn)生的熱，得以直接傳導(dǎo)到渦輪泵頭上進(jìn)而向外輻射出去，而定子上的發(fā)熱可以通過中心軸快速的傳導(dǎo)到外界，必要的話還可以在中心軸上很方便的加入冷卻通道對定子進(jìn)行冷卻， 4)由于磁力軸承轉(zhuǎn)子軟磁材料密度大于泵頭的鋁合金材料，因此在進(jìn)行轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)設(shè)計時，可以不用設(shè)計很大的過盈量，兩者在轉(zhuǎn)速升高的過程中配合會越來越緊密，這對降低裝配工藝難度是有好處的； 5)由于轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的簡化，改善了其自身的動力學(xué)特性，結(jié)構(gòu)的模態(tài)頻率大大升高，使得這種轉(zhuǎn)子的支承更容易，也具有更為寬泛的穩(wěn)定域度。



圖1為現(xiàn)有磁軸承渦輪真空分子泵結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明磁軸承渦輪真空分子泵結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施例方式 如圖2所示，本發(fā)明的外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)磁軸承渦輪真空分子泵包括底座1、外殼2、電機7、渦輪泵頭5、徑向磁力軸承6、9和軸向磁力軸承8，其中，渦輪泵頭5采用與現(xiàn)有技術(shù)相同的中空的碗式結(jié)構(gòu)，底座1上固定設(shè)置有一芯軸10，芯軸10即可與底座1一體制成，也可單獨加工后再相互固定成一體。渦輪泵頭5倒扣在芯軸10上，并且與芯軸10同心。芯軸10與渦輪泵頭5之間設(shè)置有與現(xiàn)有技術(shù)相同的電機結(jié)構(gòu)，其中芯軸10構(gòu)成電機7的定子部分，渦輪泵頭5則構(gòu)成電機7的轉(zhuǎn)子部分，同時，按與現(xiàn)有技術(shù)相同的方式在芯軸10與渦輪泵頭5之間設(shè)置兩組徑向磁力軸承6、9和一組軸向磁力軸承8。
工作時，渦輪泵頭5在電機7驅(qū)動和徑向磁力軸承6、9、軸向磁力軸承8的支承下繞芯軸10旋轉(zhuǎn)。
由于渦輪泵頭5直接作為轉(zhuǎn)子，省略了與以往的電主軸、電主軸定子等結(jié)構(gòu)，因此使分子泵的結(jié)構(gòu)大大簡化，并由此帶來一系列的優(yōu)點。
權(quán)利要求
1.一種外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的磁軸承渦輪真空分子泵，包括底座、外殼、電機、渦輪泵頭、徑向磁力軸承和軸向磁力軸承，其特征在于，所述渦輪泵頭為中空的碗式結(jié)構(gòu)，所述底座上固定設(shè)置有一芯軸，渦輪泵頭同心倒扣在所述芯軸上，并且由芯軸構(gòu)成所述電機定子，渦輪泵頭構(gòu)成所述電機轉(zhuǎn)子，所述徑向磁力軸承及所述軸向磁力軸承均設(shè)置在芯軸與渦輪泵頭之間，渦輪泵頭在徑向和軸向磁力軸承支承下繞芯軸旋轉(zhuǎn)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的磁軸承渦輪真空分子泵，包括底座、外殼、電機、渦輪泵頭、徑向磁力軸承和軸向磁力軸承，底座上固定設(shè)置有一芯軸，碗式結(jié)構(gòu)的渦輪泵頭同心倒扣在所述芯軸上，并且由芯軸構(gòu)成電機定子，渦輪泵頭構(gòu)成電機轉(zhuǎn)子，徑向磁力軸承及軸向磁力軸承均設(shè)置在芯軸與渦輪泵頭之間。本發(fā)明分子泵較現(xiàn)有磁軸承分子泵少了一層結(jié)構(gòu)，不但降低了加工成本，使加工、裝配、維護(hù)更加容易，而且改善了整個泵的散熱效果，改善了轉(zhuǎn)子的動力學(xué)特性，使結(jié)構(gòu)的模態(tài)頻率大大升高，因而使得轉(zhuǎn)子的支承更容易，也具有更為寬泛的穩(wěn)定域度。
文檔編號F04D19/00GK101182847SQ200710301430
公開日2008年5月21日 申請日期2007年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月27日
發(fā)明者洪申平, 雷 趙, 俞天野, 沙宏磊, 郝宇平 申請人:浙江飛旋科技有限公司