CN105526180A - 磁悬浮复合分子泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种磁悬浮复合分子泵。该装置包括泵壳、叶轮、隔环、静片、牵引级定子、永磁高速电机、上保护轴承、下保护轴承、五自由度磁悬浮轴承系统、控制器。本发明采用涡轮级和牵引级复合设计，具有很宽的压力范围(10^-6至1Pa)、较大的抽速、较高的压缩比和很高的极限真空度，满足高真空、超高真空应用行业的使用需求。同时采用五自由度磁悬浮轴承，不存在机械接触，可以达到很高转速，具有无机械磨损、能耗低、噪声小、寿命长、无需润滑、无油污等优点。

Description

磁悬浮复合分子泵

技术领域

本发明涉及一种分子泵，特别是一种磁悬浮复合分子泵。

背景技术

分子泵是根据分子运动规律而设计的机械涡轮式真空获得设备，能够获得超高真空度，是加速器、电子对撞机、激光器等系统的必需设备，具有广泛的应用领域。其抽气机理是，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。从分子泵的抽气原理知：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。因此分子泵的转速越高，分子泵的性能越好。

分子泵主要应用于太阳能光伏发电产业、半导体产业、真空镀膜产业、蓝宝石屏产业及科研院所。例如，半导体芯片制造业中一些关键工艺，如等离子刻蚀、薄膜生长等都需要在高真空下完成，同时在加工过程中会有气体产生，从而引起真空度的大幅度降低，因而要求分子泵在较宽真空范围内有较大抽速以迅速提高真空度，需要分子泵经常在压强为几帕至几十帕时有较大的抽气能力。另外，这些产业要求分子泵长时间连续工作，需要分子泵有非常高的可靠性和稳定性。

现有的分子泵都采用传统机械轴承，传统机械轴承在运行过程中，转子与定子之间存在机械磨损，转速越高，磨损越严重，轴承使用寿命就大幅度降低，因此采用传统轴承的分子泵很难实现高转速，轴承需要定期更换。同时，分子泵中的机械轴承需要油或油脂润滑，带来的油蒸汽返流对真空室产生污染，影响产品质量。另外，机械轴承存在游隙，分子泵在运转过程中，转子摆动较大，因此分子泵存在振动噪声相对较大、平均无故障工作周期短、安装角度只能垂直或水平方向等缺陷。因此，在分子泵领域急需一种无油轴承作为支承部件以克服上述缺陷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种结构设计合理、性能稳定可靠、应用了五自由度控制磁悬浮轴承的磁悬浮复合分子泵。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

磁悬浮复合分子泵，包括泵壳、叶轮、隔环、静片、牵引级定子、永磁高速电机、上保护轴承、下保护轴承、五自由度磁悬浮轴承和控制器，控制器通过信号接头与磁悬浮复合分子泵连接，五自由度磁悬浮轴承由电磁主轴、上径向磁力轴承、下径向磁力轴承、上轴向磁力轴承、下轴向磁力轴承、上径向传感器、下径向传感器、轴向传感器、推力盘组成，上径向磁力轴承、下径向磁力轴承、上轴向磁力轴承、下轴向磁力轴承、上径向传感器、下径向传感器、永磁高速电机由定转子部件组成，转子部件组合成电磁主轴，定子组件设置在电磁主轴外围，轴向传感器设置在推力盘的下方，隔环设置在叶轮与泵壳之间。

本发明采用涡轮级和牵引级复合设计，具有很宽的压力范围(10^-6至1Pa)、较大的抽速、较高的压缩比和很高的极限真空度，满足高真空、超高真空应用行业的使用需求。同时采用五自由度磁悬浮轴承，不存在机械接触，可以达到很高转速，具有无机械磨损、能耗低、噪声小、寿命长、无需润滑、无油污等优点。

作为优选，永磁高速电机为霍尔永磁高速电机，电机定子铁芯采用多片厚度为0.15-0.5mm的硅钢片叠压成型，采用6磁极、12磁极或24磁极，磁极形状为马蹄形，在铁芯上缠绕线包制成；电机转子由永磁片通过高强度胶水粘贴到电磁主轴上并通过合金或碳纤维护套固定制成。其优点在于，具有效率高、噪音低、转矩波动小、控制特性良好等优点，适合高速运行。

作为优选，上径向磁力轴承、下径向磁力轴承、上轴向磁力轴承、下轴向磁力轴承分别由定子和转子组成，上径向磁力轴承、下径向磁力轴承的定子采用8磁极或16磁极，由多片0.15-0.5mm厚硅钢片叠压成型，在磁极上绕制线圈制成，转子由多片环形硅钢片叠压成型；上轴向磁力轴承、下轴向磁力轴承的定子采用空心导磁铁芯和励磁线圈组成，转子由实心导磁圆盘制成。其优点在于，径向磁力轴承的设计是为了在最小的空间里获得最大的电磁力，同时由于磁力轴承处于真空状态下，热量只能通过热辐射传导散热，这样的设计也极大的降低了磁力轴承在高频下的铁损，从而大大减少了热量的产生。轴向磁力轴承的设计是为了降低转子系统的轴向长度，从而提高转子系统的弯曲模态，使得分子泵系统的稳定性得到了很大的提高。

作为优选，上径向传感器、下径向传感器和轴向传感器分别采用电感式或电涡流式位移传感器。其优点在于，具有长期工作可靠性好、测量范围宽、灵敏度高、分辨率高、响应速度快、抗干扰力强、不受油污等介质的影响、结构简单等优点。

作为优选，叶轮采用整体式设计，选用高强度合金材料通过多轴加工中心一次铣削成型；其叶片采用变截面设计，叶轮上端面上设置有呈圆周均匀分布的螺钉孔，用于调节转子系统质量的不平衡分布。其优点在于，一次铣削成型，这样极大的降低了叶轮的重量，提高了磁轴承系统的稳定性，提高了叶轮的最高转速，从而提高了分子泵的各项性能；叶片横截面形状为导流性能良好的不规则四边形，从叶片根部开始逐渐沿径向方向变薄，这样不仅有效得提高了叶片的强度和固有频率，同时降低了叶轮的重量，提高了分子泵涡轮级的抽气性能。

作为优选，还包括设置于霍尔永磁高速电机定子边缘的循环水隔环、设置于牵引级定子上的出气口法兰、设置于牵引级定子基座上的保护气体法兰。其优点在于，循环水隔环处于分子泵电机定子边缘，分子泵的大部分热量来自电机，有了循环水，获得了明显的冷却效果；出气口法兰位于牵引级定子上，通过连接前级泵将分子泵压缩过来的气体排出；保护气体法兰位于定子基座上，当分子泵工作环境中由腐蚀性气体时，可通过从保护气体法兰处冲入保护气体保护分子泵磁轴承系统不被腐蚀损坏。

作为优选，控制器包括磁悬浮轴承控制模块和永磁高速电机控制模块，具体包括：

通信模块，包含A/D和D/A转化电路；

控制算法模块，采用集中反馈控制算法，以DSP为平台，设有分别与转子系统并连的陷滤波电路、基于电感式或电涡流式位移传感器，和与电磁主轴并连的信号测量电路，位移传感器用于实时测量转子系统位置，陷滤波电路用于消除同频电流，信号测量电路用于提取转子系统的电流同频成分；位移传感器指上径向传感器、下径向传感器和轴向传感器；

数据采集模块、数字滤波模块，分别设有数据采集电路和三个数字滤波器，分别用于合成上X/Y向轴心轨迹图、下X/Y向轴心轨迹图和Z向轴心轨迹图，实时监测和记录分子泵运行轨迹，当运行轨迹超出预设的边界时，发出故障警报，实现在线高速动平衡；

PWM输出控制模块，包括串联的5组运算放大电路和比较电路；

初始化模块，用于对定子系统和转子系统位置进行初始化。

其优点在于，通过控制器可以完成分子泵在运行过程中的平衡调节和及时对反馈信息作出反应。

作为优选，控制器的控制过程如下：

S1.对转子系统不平衡振动自动调节：

S11.当电磁主轴处于静态悬浮状态时，通过信号测量电路分别提取上、下径向磁力轴承和上、下轴轴向磁力轴承控制电流的同频成分，并分别计算各磁力轴承磁中心偏移相关的相位、离心力等参变量；

S12.在设计转速(20000—100000rpm)下通过陷滤波电路消除同频电流；

S2.对转子系统的在线高速动平衡的调节：

S21.在叶轮上选择两个平面进行试重实验，在不平衡量比较大的时候选择在较低转速下测试，随着不平衡量的减小，逐渐将测试转速升到接近额定转速(20000—100000rpm)；

S22.在额定转速下，采集转子系统的不平衡情况，包括不平衡量的大小和相位：

S221.位移传感器采集电压信号；

S222.A/D转化电路将电压信号转化为位移信号回传给位移传感器；

S223.通过陷滤波电路对位移信号进行滤波处理，并将处理后的信号传给控制器；

S224.通过MATLAB软件记录不试重和试重情况下转子系统的不平衡情况算出转子系统的不平衡情况，并根据不平衡情况进行校正；

上述转子系统包括：：叶轮和电磁主轴，其中电磁主轴包括上、下径向轴承转子组件，上、下径向传感器转子组件，永磁电机转子组件，止推盘和锁紧螺母。

作为优选，试重实验的次数为2至10次。其优点在于，试重实验次数太少，校正效果不好；太多则过多增加系统开销。

本发明同现有技术相比具有以下优点及效果：

1、由于本发明采用涡轮级和牵引级复合设计，能够实现较好的真空环境；同时轴承采用磁悬浮轴承，降低了噪音，延长了轴承的使用寿命，克服了传统机械轴承难以达到高转速的缺点，也避免了润滑油的使用，降低了成本，也提高了产品的品质。同时由于分子泵运行时，转子系统始终处于定子系统的几何中心，可以实现任意角度安装而不影响使用寿命，解决了采用传统机械轴承只能垂直或水平方向安装的缺陷。

2、由于本发明在叶轮上设有螺钉孔，也设有控制器，以完成转子系统在线高速动平衡，从而避免了转子系统在高转速下由于质量不均匀导致的转子摆动较大，分子泵振动噪声相对较大、平均无故障工作周期短。

3、由于本发明电气控制部分将磁悬浮轴承控制系统和电机控制系统集成到一体，简化了电气控制设计，节约了电子器件同时缩小了控制器的体积，提高了控制系统的可靠性。

4、由于本发明的永磁高速电机控制模块与五自由度磁悬浮轴承控制模块一体化设计，简化了控制系统。永磁高速电机受双向可控电机驱动电路控制，既可以作为电动机也可以作为发电机，实现了分子泵超高速运转，同时在外接电源断电时，能够实现自发电供电给磁轴承使用，维持磁轴承的正常工作。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的五自由度磁悬浮轴承结构示意图。

图3为本发明叶轮的结构示意图。

图4为本发明磁轴承主程序结构示意图。

图5为本发明自动平衡控制框图。

标号说明：

1、泵壳2、叶轮3、隔环4、静片5、牵引级定子6、永磁高速电机7、电磁主轴8、循环水隔环9、信号接头10、上保护轴承11、上径向传感器12、上径向磁力轴承13、下径向磁力轴承14、下径向传感器15、出气口法兰16、保护气体法兰17、上轴向磁力轴承18、下轴向磁力轴承19、下保护轴承20、轴向传感器21、推力盘22、控制器23、螺钉孔

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

实施例1：如图1所示，本实施例由泵壳1、叶轮2、隔环3、静片4、牵引级定子5、永磁高速电机6、循环水隔环8、出气口法兰15、保护气体法兰16、上保护轴承10、下保护轴承19、五自由度磁悬浮轴承、上径向传感器11、下径向传感器14和轴向传感器20、推力盘21和控制器22组成。

轴向传感器20设置在推力盘21的下方，隔环3设置在叶轮2与泵壳1之间。循环水隔环8设置于永磁高速电机6定子边缘，出气口法兰15设置于牵引级定子5上，保护气体法兰16设置于牵引级定子5基座上。

控制器22通过信号接头9与磁悬浮复合分子泵连接，上径向磁力轴承12、下径向磁力轴承13、上轴向磁力轴承17、下轴向磁力轴承18、上径向传感器11、下径向传感器14、永磁高速电机6和推力盘21分别设置在电磁主轴7外围。

在本实施例中，永磁高速电机6为霍尔永磁高速电机，电机定子铁芯采用多片厚度为0.15-0.5mm的硅钢片叠压成型，采用6磁极、12磁极或24磁极，磁极形状为马蹄形，在铁芯上缠绕线包制成；电机转子由永磁片通过高强度胶水粘贴到电磁主轴7上并通过合金或碳纤维护套固定制成。

五自由度磁悬浮轴承由电磁主轴7、上径向磁力轴承12、下径向磁力轴承13、上轴向磁力轴承17、下轴向磁力轴承18、上径向传感器11、下径向传感器14、轴向传感器20和推力盘21组成，上径向磁力轴承12、下径向磁力轴承13、上轴向磁力轴承17、下轴向磁力轴承18、上径向传感器11、下径向传感器14、轴向传感器20分别由定子和转子组成，上径向磁力轴承12、下径向磁力轴承13的定子采用8磁极或16磁极，由多片0.15-0.5mm厚硅钢片叠压成型，在磁极上绕制线圈制成，上径向磁力轴承12、下径向磁力轴承13的转子由多片环形硅钢片叠压成型；上轴向磁力轴承17、下轴向磁力轴承18的定子采用空心导磁铁芯和励磁线圈组成，上轴向磁力轴承17、下轴向磁力轴承18的转子由实心导磁圆盘制成。

在本实施例中，上径向传感器11、下径向传感器14和轴向传感器20分别采用电感式或电涡流式位移传感器。

控制器22包括磁悬浮轴承控制模块和永磁高速电机控制模块，具体包括通信模块、控制算法模块、数据采集模块、数字滤波模块、PWM输出控制模块和初始化模块。

通信模块，包含A/D和D/A转化电路，实现控制器22和分子泵体的信号传输。

控制算法模块，采用集中反馈控制算法，以DSP为平台，设有分别与转子系统并连的陷滤波电路、基于电感式或电涡流式位移传感器，和与电磁主轴7并连的信号测量电路。位移传感器用于实时测量转子系统位置，陷滤波电路用于消除同频电流，信号测量电路用于提取转子系统的电流同频成分；位移传感器指上径向传感器11、下径向传感器14和轴向传感器20。控制算法模块设计了基于电感式或电涡流式位移传感器和陷滤波电路的主动磁悬浮转子不平衡振动自调节控制方法，实现了磁轴承的稳定控制。

数据采集模块、数字滤波模块，分别设有数据采集电路和三个数字滤波器，分别用于合成上X/Y向轴心轨迹图、下X/Y向轴心轨迹图和Z向轴心轨迹图，实时监测和记录分子泵运行轨迹，当运行轨迹超出预设的边界时，发出故障警报，实现了故障预警和在线高速动平衡。

PWM输出控制模块，包括串联的5组运算放大电路和比较电路，实现高精度控制输出。

初始化模块，用于对定子系统和转子系统位置进行初始化。

实施例2：

本实施例与实施例1相似，其不同之处在于：

1、叶轮2采用整体式设计，选用高强度合金材料通过多轴加工中心一次铣削成型；叶轮2的叶片采用变截面设计，叶轮2上端面上设置有呈圆周均匀分布的螺钉孔23，用于调节转子系统质量的不平衡分布。

2、控制器22的控制过程如下：

S1.对转子系统不平衡振动自动调节：

S11.当电磁主轴7处于静态悬浮状态时，通过信号测量电路分别提取提取上、下径向磁力轴承和上、下轴轴向磁力轴承控制电流的同频成分，并分别计算各磁力轴承磁中心偏移相关的相位、离心力等参变量；

S12.在设计转速(20000—100000rpm)下通过陷滤波电路消除同频电流；

S2.对转子系统的在线高速动平衡的调节：

S21.在叶轮2上选择两个平面进行试重实验，在不平衡量比较大的时候选择在较低转速下测试，随着不平衡量的减小，逐渐将测试转速升到接近额定转速(20000—100000rpm)；

S22.在额定转速下，采集转子系统的不平衡情况，包括不平衡量的大小和相位：

S221.位移传感器采集电压信号；

S222.A/D转化电路将电压信号转化为位移信号回传给位移传感器；

S223.通过陷滤波电路对位移信号进行滤波处理，并将处理后的信号传给控制器22；

S224.通过MATLAB软件记录不试重和试重情况下转子系统的不平衡情况算出转子系统的不平衡情况，并根据不平衡情况进行校正；

所述转子系统包括：叶轮和电磁主轴，其中电磁主轴包括上、下径向轴承转子组件，上、下径向传感器转子组件，永磁电机转子组件，止推盘和锁紧螺母。

上述的试重实验的次数为2至10次。

本发明设计了一种结构设计合理、性能稳定可靠、便于批量生产的应用了五自由度控制磁悬浮轴承的磁悬浮复合分子泵。本发明设计分子泵采用涡轮级和牵引级复合设计，分子泵能在很宽的压力范围内(10^-6-1Pa)具有较大的抽速、较高的压缩比和很高的极限真空度，满足高真空、超高真空应用行业的使用需求。轴承采用磁悬浮轴承，是一种转子与定子之间没有机械接触的新型高性能轴承，不存在机械接触，可以达到很高转速，具有无机械磨损、能耗低、噪声小、寿命长、无须润滑、无油污等优点，特别适用于高速、真空、超净、不能使用润滑剂等特殊环境，能够满足任意角度安装。

本发明涡轮部分抽速大，可获得超高真空环境；牵引部分有很高的压缩比，能抽除各种气体和蒸汽，特别适于抽除较重的气体。为提高分子泵转速，分子泵叶轮2采用整体式设计，选用高强度合金材料通过多轴加工中心一次铣削成型。为提高叶片强度和抽速性能，叶片设计采用变截面设计。由于叶轮2加工精度误差的存在，叶轮2会存在质量不平衡状态，在超高转速下，微小的质量不平衡就会影响叶轮2的稳定运行状态，因此我们在叶轮2上设计了可以通过增加螺钉来调节叶轮2质量不平衡分布的平衡孔。

本发明轴承采用五自由度磁悬浮轴承。四个磁力轴承通过磁力对电磁主轴7进行五个自由度控制，使电磁主轴7稳定的悬浮在轴承定子的几何中心，没有任何机械接触。其中两个径向磁力轴承控制了转子的四个空间自由度，即控制了转子在x方向、y方向的平动和绕x轴及y轴的转动，两个轴向磁力轴承控制了转子的一个空间自由度，即控制了转子在z方向的平动。这样除去绕z轴转动的自由度外，其余的五自由度都受到了磁力轴承的控制。

本发明驱动电机采用霍尔永磁高速直流电机，由于分子泵叶轮2转动惯量非常大，这里采用带霍尔传感器的直流无刷电机作为驱动，通过霍尔传感器来检测电机转子的转速和相位保证电子转子的启动和转动正常。

本发明电气控制部分将磁悬浮轴承控制系统和电机控制系统集成到一体，简化了电气控制设计，节约了电子器件同时缩小了控制器22的体积，提高了控制系统的可靠性。其中磁轴承控制部分设计采用集中反馈控制算法，以DSP为平台，实现主动磁轴承的数字控制系统。首先，应用电磁学的原理，从简化的磁力轴承的结构模型推导出电磁承载力公式，在此基础上进一步推导出磁力轴承的数学模型，结合转子动力学理论，建立集中控制模型。根据电磁轴承对数字控制器22所提出的要求，完成了核心采用DSP处理器的硬件方案设计及实现。提出了主动磁轴承系统中对功率放大器的设计要求，根据设计要求开发研制了PWM功率放大器。在硬件系统的基础上，完成了数字控制器22的软件设计，研究了状态空间反馈控制算法、数字滤波及通信部分的软件设计。电机控制部分设计采用双向可控电机驱动电路，内置的永磁电机，既可以作为电动机，也可以作为发电机。当磁悬浮控制系统外接供电断开时，驱动电机工作于发电机模式，将分子泵叶轮2存储的动能转化为电能，通过断电检测及电能缓释控制程序进行整流，输出稳定的电压，实现发电。发出的电用于为磁悬浮控制系统供电，保证磁悬浮轴承的正常悬浮。

本发明为降低分子泵运行过程中的振动，发明了一种振动抑制技术，设计了基于电感式或电涡流式位移传感器和陷滤波电路的主动磁悬浮转子不平衡振动自调节控制方法。该方法对磁悬浮转子的电流刚度力、位移刚度力进行整合计算，控制参数根据磁悬浮转子运行的情况实时调节，同步匹配，从一个最小控制时间单位来看实现了转子绕惯性主轴旋转。该控制算法是根据力学平衡的原理，在转子上下径向磁力轴承13上实时加上与不平衡离心力大小相等、方向相反的平衡电磁力，抵消不平衡量，从而使转子系统达到动平衡，实现转子系统的在线动平衡。

本发明利用位移传感器监测电磁主轴7运行过程中的轴心轨迹情况，设计了一项预警技术，可以分子泵在将要发生故障时及时作出保护措施，避免分子泵及配套设备的损坏。具体方法是基于LabVIEW软件自带的虚拟仪器开发了基于PXI技术的二维轴心轨迹测量系统，实时显示电磁主轴7的轴心轨迹。其中测量系统包括软件自带的采集算法和内置于分子泵内的电感式或电涡流式位移传感器，传感器的安装方法是在转子同一横截面上安装两个相互垂直的传感器来测取位移信号，定义为X、Y方向，将获取的位移信号的瞬时幅值，作为平面X-Y坐标系上(x,y)坐标点，随着转子的运行，这些点构成了实时的轴心轨迹。本发明分别在磁悬浮转子的上下两端安装了位移传感器，通过检测这上下两个端面实时监控分子泵的运行情况。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同。凡依本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种磁悬浮复合分子泵，其特征是：包括泵壳、叶轮、隔环、静片、牵引级定子、永磁高速电机、上保护轴承、下保护轴承、五自由度磁悬浮轴承和控制器，所述的控制器通过信号接头与磁悬浮复合分子泵连接，所述的五自由度磁悬浮轴承由电磁主轴、上径向磁力轴承、下径向磁力轴承、上轴向磁力轴承、下轴向磁力轴承、上径向传感器、下径向传感器、轴向传感器、推力盘组成，所述上径向磁力轴承、下径向磁力轴承、上轴向磁力轴承、下轴向磁力轴承、上径向传感器、下径向传感器、永磁高速电机由定转子部件组成，转子部件组合成电磁主轴，定子组件设置在电磁主轴外围，轴向传感器设置在推力盘的下方，隔环设置在叶轮与泵壳之间。

2.根据权利要求1所述的磁悬浮复合分子泵，其特征是：所述的永磁高速电机为霍尔永磁高速电机，电机定子铁芯采用多片厚度为0.15-0.5mm的硅钢片叠压成型，采用6磁极、12磁极或24磁极，磁极形状为马蹄形，在铁芯上缠绕线包制成；电机转子由永磁片通过高强度胶水粘贴到电磁主轴上并通过合金或碳纤维护套固定制成。

3.根据权利要求1所述的磁悬浮复合分子泵，其特征是：所述的上径向磁力轴承、下径向磁力轴承、上轴向磁力轴承、下轴向磁力轴承分别由定子和转子组成，上径向磁力轴承、下径向磁力轴承的定子采用8磁极或16磁极，由多片0.15-0.5mm厚硅钢片叠压成型，在磁极上绕制线圈制成，转子由多片环形硅钢片叠压成型；上轴向磁力轴承、下轴向磁力轴承的定子采用空心导磁铁芯和励磁线圈组成，转子由实心导磁圆盘制成。

4.根据权利要求1所述的磁悬浮复合分子泵，其特征是：所述的上径向传感器、下径向传感器和轴向传感器分别采用电感式或电涡流式位移传感器。

5.根据权利要求1所述的磁悬浮复合分子泵，其特征是：所述的叶轮采用整体式设计，选用高强度合金材料通过多轴加工中心一次铣削成型；其叶片采用变截面设计，所述的叶轮上端面上设置有呈圆周均匀分布的螺钉孔，用于调节转子系统质量的不平衡分布。

6.根据权利要求1所述的磁悬浮复合分子泵，其特征是：还包括设置于霍尔永磁高速电机定子边缘的循环水隔环、设置于牵引级定子上的出气口法兰、设置于牵引级定子基座上的保护气体法兰。

7.根据权利要求1所述的磁悬浮复合分子泵，其特征是：所述的控制器包括磁悬浮轴承控制模块和永磁高速电机控制模块，具体包括：

通信模块，包含A/D和D/A转化电路；

控制算法模块，采用集中反馈控制算法，以DSP为平台，设有分别与转子系统并连的陷滤波电路、基于电感式或电涡流式位移传感器，和与电磁主轴并联的信号测量电路，位移传感器用于实时测量转子系统位置，陷滤波电路用于消除同频电流，信号测量电路用于提取转子系统的电流同频成分；所述位移传感器指上径向传感器、下径向传感器和轴向传感器；

数据采集模块、数字滤波模块，分别设有数据采集电路和三个数字滤波器，分别用于合成上X/Y向轴心轨迹图、下X/Y向轴心轨迹图和Z向轴心轨迹图，实时监测和记录分子泵运行轨迹，当运行轨迹超出预设的边界时，发出故障警报，实现在线高速动平衡；

PWM输出控制模块，包括串联的5组运算放大电路和比较电路；

初始化模块，用于对定子系统和转子系统位置进行初始化。

8.根据权利要求7所述的磁悬浮复合分子泵，其特征是：所述的控制器的控制过程如下：

S1.对转子系统不平衡振动自动调节：

S11.当电磁主轴处于静态悬浮状态时，通过信号测量电路分别提取上、下径向磁力轴承和上、下轴轴向磁力轴承控制电流的同频成分，并分别计算各磁力轴承磁中心偏移相关的相位、离心力等参变量；

S12.在额定转速(20000—100000rpm)下通过陷滤波电路消除同频电流；

S2.对转子系统的在线高速动平衡的调节：

S21.在叶轮上选择两个平面进行试重实验，在不平衡量比较大的时候选择在较低转速下测试，随着不平衡量的减小，逐渐将测试转速升到接近额定转速(20000—100000rpm)；

S22.在额定转速下，采集转子系统的不平衡情况，包括不平衡量的大小和相位：

S221.位移传感器采集电压信号；

S222.A/D转化电路将电压信号转化为位移信号回传给位移传感器；

S223.通过陷滤波电路对位移信号进行滤波处理，并将处理后的信号传给控制器；

S224.通过MATLAB软件记录不试重和试重情况下转子系统的不平衡情况算出转子系统的不平衡情况，并根据不平衡情况进行校正；

所述转子系统包括：叶轮和电磁主轴，其中电磁主轴包括上、下径向轴承转子组件，上、下径向传感器转子组件，永磁电机转子组件，止推盘和锁紧螺母。

9.根据权利要求8所述的磁悬浮复合分子泵，其特征是：所述的试重实验的次数为2至10次。