WO2013083000A1 - 一种磁悬浮分子泵动平衡方法（5） - Google Patents

一种磁悬浮分子泵动平衡方法（5） Download PDF

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molecular pump
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张剀
武涵
李奇志
张小章
邹蒙
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KYKY TECHNOLOGY Co Ltd
Tsinghua University
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KYKY TECHNOLOGY Co Ltd
Tsinghua University
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Definitions

  • the present invention relates to the field of vacuum acquisition equipment, and more particularly to a magnetic suspension molecular pump balancing method. Background technique
  • the molecular pump is a vacuum pump that uses a high-speed rotating rotor to transmit momentum to gas molecules to obtain a directional velocity, so that the gas is compressed and driven to the exhaust port, and then pumped away by the foreline pump.
  • the magnetic suspension molecular pump is a molecular pump that uses a magnetic bearing (also called an active magnetic suspension bearing) as a molecular pump rotor. It uses a magnetic bearing to stably suspend the rotor in the air, so that there is no mechanical between the rotor and the stator during high-speed operation. Contact, with no mechanical wear, low energy consumption, high allowable speed, low noise, long life, no lubrication, etc.
  • the internal structure of the magnetic levitation molecular pump is as shown in Fig. 1.
  • the rotor of the magnetic levitation molecular pump includes a rotor shaft 7 and an impeller 1 fixedly coupled to the rotor shaft 7.
  • the impeller 1 is fixedly mounted on an upper portion of the rotor shaft 7; the rotor shaft 7 is sleeved with a first radial magnetic bearing 6, a motor 8 and a second radial magnetic bearing 9 and the like.
  • the devices together form the rotor shafting of the magnetic suspension molecular pump.
  • unbalanced mass refers to the mass at a specific radius of the rotor, and the product of the mass and the centripetal acceleration is equal to Unbalanced centrifugal force.
  • unbalanced mass is much larger than 10 mg, the unbalanced mass will cause a significant eccentric moment of the center of gravity of the rotor and the axis.
  • the centrifugal inertia caused by the unbalanced mass of the rotor causes lateral mechanical vibration of the rotor (usually radial vibration), which affects the normal operation of the system.
  • the magnetic suspension molecular pump rotor The normal working speed is in the high speed zone exceeding the critical speed of the rotor.
  • the unbalanced mass mentioned above also causes the rotor speed to not rise directly to its working speed and cannot work normally.
  • the rotor rigid critical speed refers to the corresponding rotational speed when the rotor rotational frequency is equal to the rigid resonant frequency of the rotor bearing system; and the high speed region exceeding the rigid critical rotational speed may be referred to as the ultra-rigid critical rotational speed region.
  • the kind is force free control
  • the basic idea is to generate a compensation signal with the same phase and same amplitude as the rotor displacement/vibration signal, which is used to cancel the same frequency signal of the rotor vibration, so that the controller can synchronously vibrate.
  • the signal is not responsive; the other is open loop feed forward contro l (or force control).
  • the basic idea is to extract the co-frequency vibration component of the rotor vibration signal and then control it by another feedforward.
  • a corresponding control signal is generated and superimposed on the control signal of the main controller.
  • a magnetic field is disclosed in Chinese Patent Publication No. CN101261496A.
  • High-precision active vibration control system for suspension flywheel including displacement sensor, current sensor, magnetic bearing controller and magnetic bearing power amplifier.
  • the magnetic bearing controller includes stability controller, eccentricity estimation, magnetic compensation and action switch.
  • the patent is in stable control.
  • the eccentricity estimation and the magnetic compensation are introduced, and the unbalanced vibration parameters of the flywheel are used to compensate the unbalanced amount and the negative displacement of the flywheel in the whole rotational speed range, thereby realizing the unbalanced vibration control of the flywheel in the entire rotational speed range, so that the flywheel is In the whole process of ascending and descending speed, the spindle can be operated with high precision.
  • the Chinese patent document CN 101046692A discloses a high-precision unbalance vibration control system for a magnetic suspension reaction flywheel open-loop, including a displacement sensor and a displacement signal interface circuit. , rotation speed detecting device, magnetic bearing controller, magnetic bearing power amplification driving circuit and flywheel position identification device.
  • Magnetic bearing controller includes axial magnetic bearing controller and radial magnetic bearing controller, radial magnetic bearing controller is controlled by stability And unbalanced vibration
  • the controller consists of two parts, in which the unbalanced vibration controller compensates the displacement feedback of the stability controller. On the basis of the stability control, the unbalanced vibration control is introduced, and the flywheel unbalanced vibration parameters identified by the flywheel at high speed are combined with the flywheel.
  • the position of the flywheel rotor obtained by the position discriminating device, the entire speed of the flywheel The high-precision unbalanced vibration control of the open-loop is carried out to realize the unbalanced vibration control of the flywheel in the whole speed range, so that the flywheel can operate with high precision during the whole process of raising and lowering.
  • the above two patent documents are specific applications of the "unbalanced vibration control method". However, due to the limited adjustment control force of the "unbalanced vibration control method", the rotation can be suppressed only when the unbalanced mass of the rotating body is within a certain threshold range.
  • the unbalanced vibration of the body that is, the "unbalanced vibration control method” cannot completely solve the problem of rotor vibration caused by the presence of unbalanced mass. Therefore, when the rotor has a large unbalanced mass, the "unbalanced vibration control method” cannot be used to achieve rotor vibration suppression, and the rotor speed directly exceeds the rigid critical speed to reach its normal operating speed.
  • the rotor after the magnetic suspension molecular pump is assembled, the rotor must be dynamically balanced.
  • the so-called "dynamic balance" means that the rotor with unbalanced mass is corrected and the unbalanced mass is corrected after measuring the magnitude and phase of the unbalanced mass.
  • a dynamic balancing machine is usually used to perform dynamic balancing operation on the rotor. The operation process is as follows: First, the rotor is rotated at a low speed (ie, a speed range below the rotor critical speed), and the dynamic balancing machine is utilized at a low speed.
  • the rotor is dynamically balanced, and then the rotor is subjected to weighting or de-weighing balancing processing to initially eliminate the unbalanced mass. Then the above steps are repeated several times to make the rotor speed break through the rotor rigid critical speed and enter the super-rigid critical speed zone. After the speed enters the ultra-rigid critical speed zone, the rotor is dynamically balanced by the dynamic balancing machine at high speed, and then the rotor is subjected to weighting or de-weighing balancing processing. Moreover, in order to accurately remove the unbalanced mass, the above dynamic balancing operation is usually repeated several times.
  • the working speed of the magnetic suspension molecular pump rotor is in the ultra-rigid critical speed range. Our concern is the performance of the high-speed rotor. Therefore, the dynamic balance effect at low speed is limited, only when the rotor speed exceeds and leaves the rotor rigid critical speed. After a certain distance (into the ultra-rigid critical speed zone), the rotor will rotate approximately around its center of mass. At this point, the dynamic balance is more accurate and better results can be obtained. However, because the rotor with unbalanced mass can't directly increase to the super-rigid critical speed, it can't be directly balanced at high speed. Therefore, it must first be dynamically balanced at low speed to gradually increase the speed to the ultra-rigid critical speed zone.
  • the technical problem to be solved by the present invention is that the dynamic balance method of the magnetic suspension molecular pump in the prior art has complicated steps and low efficiency, thereby providing a dynamic balancing operation of the rotor of the magnetic suspension molecular pump directly at a high speed. High efficiency, no need to use dynamic balancing machine, low cost magnetic suspension molecular pump balancing method.
  • the technical solution adopted by the present invention is as follows: The above technical solution of the present invention has the following advantages over the prior art:
  • the magnetic suspension molecular pump dynamic balance method provided by the invention, after starting the magnetic suspension molecular pump motor, the opening force free unbalance vibration control module, wherein the force free unbalance vibration control module uses a force free imbalance control algorithm, which can basically eliminate The same frequency component in the current is controlled to suppress the co-frequency vibration of the rotor, so that the rotor rotates around the center of mass, and the force free unbalance control can ensure that the excitation current of the coil output is small, and the requirement for the power amplifier is relatively low.
  • the force free unbalanced vibration control module can suppress the co-frequency vibration of the rotor so that the rotor speed can quickly exceed its rigid critical speed, and the rotor of the magnetic suspension molecular pump is dynamically balanced at a higher speed.
  • the operation steps can perform dynamic balancing operation quickly and efficiently, which greatly improves the efficiency of dynamic balance and has a good balance effect.
  • the dynamic balance method of the magnetic suspension molecular pump provided by the invention does not need to additionally use the dynamic balance instrument, and is measured by the first radial sensor and the second radial sensor which are provided by the invention, and the equipment is reduced, thereby reducing the cost. Increased the value of the product.
  • the magnetic suspension molecular pump dynamic balance method provided by the invention can complete the calculation of the required balance quality and balance mass loading phase of the rotor by using the dynamic balance module built in the controller, and the dynamic balancing machine is no longer needed, thereby saving cost.
  • the two balance surfaces are disposed at a position away from the center of the rotor and close to both ends, so that when a compensation vector is added, a large torque can be generated to improve the balance efficiency.
  • the magnetic suspension molecular pump dynamic balance method provided by the present invention, wherein the preset non-rated speed vibration threshold is 40 ⁇ m, which can meet the vibration requirement of the rotor radial amplitude at a non-rated speed, so that the rotor can speed up relatively smoothly until The rated speed is reached.
  • the preset rated speed vibration threshold is Q.
  • the preset unbalanced mass is 10mg.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of a force free unbalance vibration control algorithm in the present invention
  • FIG. 3 is a flow chart of the dynamic balancing method of the present invention.
  • FIG. 4 is a flow chart of the dynamic balance using the influence coefficient method in the present invention.
  • the reference numerals in the figure are indicated as: 1-impeller, 2-magnetic suspension molecular pump controller, 3-pump body, 4- first radial protection bearing, 5-first radial sensor, 6-first radial magnetic bearing , 7-rotor shaft, 8-motor, 9-second radial magnetic bearing, 10-second radial sensor, 11-second radial protection bearing, 12-axial protection bearing, 13-first axial magnetic Bearing, 14-thrust disk, 15-second axial magnetic bearing, 16-axial sensor, 17-terminal, 18-displacement detection device, 19-speed detection device. detailed description
  • FIG. 1 it is a schematic structural view of a magnetic suspension molecular pump according to the present invention.
  • the magnetic suspension molecular pump is vertically disposed, and the magnetic suspension molecular pump includes a pump body 3 and is disposed in the pump body 3 .
  • the rotor shaft system includes a rotor, a first radial magnetic bearing 6, a second radial magnetic bearing 9, a first axial magnetic shaft 7
  • the rotor includes a rotor A shaft 7, an impeller 1 fixed to the rotor shaft 7, and a fitting member for fixing the impeller 1, such as a screw, a nut, or the like.
  • the axis of the rotor shaft is disposed in a vertical direction, and the impeller 1 is fixedly disposed at an upper portion of the rotor shaft 7.
  • the lower portion of the rotor shaft 7 is provided with the first axial magnetic bearing 13 , the second axial magnetic bearing 15 , the thrust disk 14 and the axial protection bearing 12 and for detecting the axial displacement signal of the rotor Axial sensor 16.
  • the rotor shaft 7 is sleeved with a first radial protection bearing 4, a first radial sensor 5, a first radial magnetic bearing 6, a motor 8, a second radial magnetic bearing 9, and a second diameter.
  • a device such as a sensor 10 and a second radial protection bearing 11 is provided.
  • the first radial protection bearing 4 and the second radial protection bearing 11 are coaxial and have the same radial dimension.
  • the first radial magnetic bearing 6 includes a first radial magnetic bearing stator and a first radial magnetic bearing rotor, the first radial magnetic bearing stator being fixedly coupled to the pump body 3, the first radial direction A magnetic bearing rotor is fixedly coupled to the rotor shaft 7; the first radial sensor 5 is for detecting a radial displacement signal of the rotor at the first radial sensor 5.
  • the second radial magnetic bearing 9 includes a second radial magnetic bearing stator and a second radial magnetic bearing rotor, the second radial magnetic bearing stator is fixedly coupled to the pump body 3, the second radial direction A magnetic bearing rotor is fixedly coupled to the rotor shaft 7; the second radial sensor 10 is for detecting a radial displacement signal of the rotor at the second radial sensor 10.
  • the rotor shaft 7 is supported by the first radial magnetic bearing 6, the second radial magnetic bearing 9, the first axial magnetic bearing 13 and the second axial magnetic bearing 15.
  • the control system of the magnetic levitation molecular pump comprises a displacement detecting device 18, a rotational speed detecting device 19 and a magnetic levitation molecular pump controller 2; the displacement detecting device 18 is configured to receive a displacement signal, the signal input end thereof and the first radial sensor 5.
  • the second radial sensor 10 and the signal output end of the axial sensor 16 are connected, and the signal output end of the displacement detecting device 18 is connected to the signal input end of the magnetic levitation molecular pump controller 2;
  • the rotation speed detecting device 19 is configured to detect a rotor speed signal, and a signal input end thereof is connected to the rotation speed detecting sensor through a connection terminal 17 of the magnetic levitation molecular pump, and a signal output end of the rotation speed detecting device 19 and the magnetic levitation molecular pump controller 2 The signal input is connected.
  • the magnetic suspension molecular pump controller 1 has various control algorithm modules built therein, and the magnetic suspension molecular pump The controller 2 can call an appropriate control algorithm to perform an analysis operation according to the displacement signal obtained by the displacement detecting device 18, and finally drive the corresponding magnetic bearing (the first radial magnetic bearing 6, the second radial magnetic bearing) 9.
  • One or more of the first axial magnetic bearing 13 and the second axial magnetic bearing 15 output electromagnetic force to exert control on the motion of the rotor.
  • the magnetic levitation molecular pump controller 1 can also monitor the rotation of the rotor in real time according to the rotational speed signal obtained by the rotational speed detecting device 19, and adjust the rotational speed of the rotor as needed.
  • the magnetic suspension molecular pump controller 1 also has a built-in force free unbalance vibration control module and a dynamic balance module.
  • the force free unbalance vibration control module uses a force free imbalance control algorithm, which substantially eliminates the same frequency component in the control current, suppresses the co-frequency vibration of the rotor, and surrounds the rotor around the mass center. Rotate, as shown in Figure 2.
  • the method can ensure that the excitation current of the coil output is small, and is suitable for the case where the requirement of the power amplifier is relatively low.
  • the dynamic balance module is configured to calculate a balance phase of the rotor and a load phase of the balance mass.
  • the dynamic balance module uses the influence coefficient method used for the balance of the rigid rotor to obtain the imbalance of the rotor. quality.
  • the magnetic suspension molecular pump needs to be dynamically balanced to remove the unbalanced mass of the rotor.
  • the rigid critical speed and the rated rotational speed of the rotor are known.
  • the dynamic balancing method includes:
  • the force free unbalance vibration control module adopts force free unbalance vibration Control algorithm.
  • the displacement detecting device 18 passes The first radial sensor 5 and the second radial sensor 10 acquire a radial amplitude of the rotor.
  • the unbalanced vibration control module can suppress the co-frequency vibration of the rotor, and the rotor speed exceeds its rigid critical speed, and step 2 is sequentially performed. If the maximum radial amplitude of the rotor exceeds 1 /2 of the protection gap, the traditional dynamic balancing method is adopted, firstly, the low-speed dynamic balance is performed to ensure that the radial vibration of the rotor does not exceed the protection gap during the rotor speed exceeding the rigid critical speed. /2 ; then the rotor speed exceeds its rigid critical turn After the speed, perform step 2 in sequence.
  • the predetermined non-rated speed vibration threshold is in the range of [20 ⁇ m, 40 ⁇ m]. In the embodiment, the preset non-rated speed vibration threshold is 40 ⁇ m.
  • the rotational speed detecting means 19 is controlled by the magnetic levitation molecular pump controller 2 to detect the rotational speed of the rotor at this time.
  • the rotational speed detecting means 19 collects the rotational speed of the rotor by the rotational speed detecting sensor. Determine if the speed is less than the rated speed of the rotor. If it is less, execute step 3 in sequence. Otherwise, perform step 5.
  • the rotor is pre-arranged with two balance surfaces, respectively disposed at an upper portion and a lower portion near the center of the rotor and near the ends of the rotor.
  • the magnetic suspension molecular pump controller (2) is according to the time.
  • the radial amplitude and rotational speed of the rotor, the dynamic balance module is called, and the initial imbalance vector V measured by the first radial sensor and the second radial sensor at this time is recorded. ;
  • M 2 is the initial unbalanced mass corresponding to the two unbalanced surfaces, and the influence coefficient matrix T is calculated according to the influence coefficient method, that is,
  • V! T [M!+ni! ⁇ 2 ] ⁇
  • step 3e reducing the rotor speed to 0, and performing a weighting or de-weighting dynamic balancing operation on the two unbalanced surfaces according to the respective initial unbalanced masses calculated in step 3d);
  • step 3f restarting the magnetic levitation molecular pump again, detecting whether the vibration amount of the rotor is less than a preset non-rated rotational speed vibration amplitude when the rotor rotational speed is reached, and if the vibration amplitude is less than the preset non-rated rotational speed vibration amplitude, After the dynamic balance is completed, proceed to the next step. Otherwise, repeat steps 3a) -3f) until the rotor speed is reached, the detected vibration amount of the rotor is less than the preset non-rated speed vibration amplitude, and then step 4 is performed in sequence.
  • the rotor speed is the dynamic speed balancing operation of the rated speed, so that the rotor rotational speed is increased from zero to the process, and the radial vibration amplitude of the rotor is less than the preset non-rated The rotational speed vibration threshold; and when the rotor rotational speed is set, the radial vibration amplitude of the rotor is less than the preset rated rotational speed vibration threshold and the unbalanced mass of the rotor residual is less than the preset unbalanced quality, and thus the entire dynamic balance process is completed.
  • the preset rated speed vibration threshold range is [0. 05 ⁇ , 0. ⁇ ]
  • the preset unbalanced mass is [5mg, 12mg]. In this embodiment, the preset rated speed vibration threshold is 0. ⁇ , the preset unbalanced mass is 10 mg.
  • the specific steps include:
  • the magnetic suspension molecular pump controller (2) calls the dynamic balance module according to the radial amplitude and the rotational speed of the rotor at this time, and performs rotor dynamic balance according to the influence coefficient method, using (3a) _ (3e in step 3)
  • the influence coefficient method is dynamically balanced to perform dynamic balancing of the rotor at the rotational speed to obtain the required balance mass and balance mass loading phase of the rotor, and the motor (8) is turned off to reduce the rotor speed to zero.
  • step C according to the calculation of the required balance quality and balance the loading phase of the balance, the rotor is balanced processing, and then step D is performed in sequence;
  • step E is performed in sequence;
  • the motor (8) continues to accelerate, detecting a rotor speed increase to a radial amplitude of the rotor during the process, and if the radial amplitude of the rotor is less than a preset non-rated speed vibration threshold, performing the steps in sequence F; if the radial amplitude of the rotor is found to be greater than or equal to the preset non-rated speed vibration threshold, then the motor (8) is stopped to accelerate, repeating the step B;
  • step G start the motor (8) to continue to increase speed to ⁇ 3 ⁇ 4, stop the motor (8) to accelerate, stabilize the speed at the speed, and then perform step G in sequence;
  • the magnetic suspension molecular pump controller (2) calls the dynamic balance module according to the radial amplitude and the rotational speed of the rotor at this time, according to the influence coefficient
  • the method performs rotor dynamic balance, obtains the balance quality required for the rotor and the loading phase of the balance mass, and closes the motor (8) to reduce the rotor speed to zero;
  • step B is repeated.
  • the step of obtaining the rotor stiffness critical speed and the rated speed according to the kinetic simulation calculation and experiment of the magnetic levitation molecular pump is used, and the dynamic simulation calculation and experiment adopt the prior art.
  • the preset non-rated speed vibration threshold may be selected to be 20 ⁇ m, 25 ⁇ m, 30 ⁇ m, or 35 ⁇ m, etc., and the preset rated speed vibration threshold may also be selected as 0. 05 ⁇ , 0. 07 ⁇ or 0.
  • the preset unbalanced mass may also be selected to be 5 mg, 8 mg or 12 mg, etc., and the object of the present invention can also be achieved. It is apparent that the above-described embodiments are merely illustrative of the examples, and are not intended to limit the embodiments. Other variations or modifications of the various forms may be made by those skilled in the art in light of the above description. There is no need and no way to exhaust all of the implementations. Obvious changes or variations resulting therefrom are still within the scope of the invention.

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Abstract

一种磁悬浮分子泵动平衡方法，在启动磁悬浮分子泵电机（8）后，开启力自由不平衡振动控制模块，如果在力自由不平衡振动控制模块的控制下，转子上的不平衡质量使转子在升速过程中的最大径向振幅不超过保护间隙的1/2，那么力自由不平衡振动控制模块能抑制转子的同频振动，使转子转速能够很快超过其刚性临界转速，从而在较高速度下对磁悬浮分子泵的转子使用影响系数法进行动平衡操作。此动平衡方法可以直接在高速下对磁悬浮分子泵进行动平衡操作，步骤简单，效率高。

Description

一种磁悬浮分子泵动平衡方法（ 5 ) 技术领域
本发明涉及真空获得设备技术领域，特别是一种磁悬浮分子泵动平衡方 法。 背景技术
分子泵是一种真空泵，它是利用高速旋转的转子叶轮把动量传递给气体 分子， 使之获得定向速度， 从而使气体被压缩、 并被驱向至排气口、 再被前 级泵抽走。 磁悬浮分子泵是一种采用磁轴承（又称主动磁悬浮轴承）作为分 子泵转子支承的分子泵， 它利用磁轴承将转子稳定地悬浮在空中， 使转子在 高速工作过程中与定子之间没有机械接触， 具有无机械磨损、 能耗低、 允许 转速高、 噪声低、 寿命长、 无需润滑等优点， 目前磁悬浮分子泵广泛地应用 于高真空度、 高洁净度真空环境的获得等领域中。 磁悬浮分子泵的内部结构如图 1所示，所述磁悬浮分子泵的转子包括转 子轴 7和与所述转子轴 7固定连接的叶轮 1。 所述叶轮 1固定安装在所述转 子轴 7的上部； 所述转子轴 7上依此间隔地套设有第一径向磁轴承 6、 电机 8和第二径向磁轴承 9等装置， 上述装置共同构成了所述磁悬浮分子泵的转 子轴系。
在磁悬浮分子泵装配完成后， 由于转子各零件加工精度差异等问题，会 造成转子上存在不平衡质量（不平衡质量，是指位于转子特定半径处的质量， 该质量与向心加速度的乘积等于不平衡离心力。）， 当不平衡质量远大于 10 毫克时， 该不平衡质量将使转子的重心与轴心产生一个明显偏心矩， 在转子 旋转升速过程中，转子不平衡质量引起的离心惯性力会造成转子的横向机械 振动 （通常为径向振动）， 影响系统正常工作。 另外， 磁悬浮分子泵转子的 正常工作速度处于超过转子刚性临界转速的高速区，上述不平衡质量还会导 致转子转速无法直接升高到其工作转速， 不能正常工作。 其中， 转子刚性临 界转速是指转子转动频率与转子轴承系统的刚性共振频率相等时所对应的 转速； 而超过刚性临界转速的高速区可称为超刚性临界转速区。 现有技术中有一种能够抑制磁悬浮转子系统中转子等高速旋转的旋转 体在升速、 降速过程中产生的不平衡振动的方法， 称为 "不平衡振动控制方 法，，。 如中国期刊文献《磁悬浮轴承系统不平衡振动控制的方法》（张德魁， 江伟， 赵鸿宾， 清华大学学报（自然科学版） 2000年， 第 40卷， 第 10期） 中介绍了两种不平衡振动控制方法： 一种是力自由控制 （ force free control ), 其基本思想是产生一个和转子位移 /振动信号同相位、 同幅度的 补偿信号，用以 4氐消转子振动的同频信号，使控制器对同步振动信号不响应； 另一种是开环前馈控制 ( open loop feed forward contro l ) (或称为力控 制）， 其基本思想是提取转子振动信号的同频振动分量， 然后由另外的前馈 控制产生相应的控制信号， 叠加到主控制器的控制信号中。 而如中国专利文献 CN101261496A中公开了一种磁悬浮飞轮高精度主动 振动控制系统，包括位移传感器、 电流传感器、 磁轴承控制器和磁轴承功率 放大器。 其中磁轴承控制器包括稳定控制器、 偏心估计、 磁力补偿和作用开 关。该专利在稳定控制的基础上，引入偏心估计和磁力补偿，利用飞轮不平衡 振动参数，对飞轮整个转速范围内不平衡量和位移负刚度进行补偿，从而实 现飞轮在整个转速范围内的不平衡振动控制，使飞轮在整个升、 降速过程中 都能够高精度地绕惯性主轴运转。 再如中国专利文献 CN 101046692A中公开 了一种磁悬浮反作用飞轮开环高精度不平衡振动控制系统，包括位移传感 器、 位移信号接口电路、 转速检测装置、 磁轴承控制器、 磁轴承功率放大驱 动电路和飞轮位置鉴别装置。磁轴承控制器包括轴向磁轴承控制器和径向磁 轴承控制器，径向磁轴承控制器由稳定控制器和不平衡振动控制器两部分组 成，其中不平衡振动控制器对稳定控制器的位移反馈进行补偿。 在稳定控制 的基础上，引入不平衡振动控制，利用飞轮高速时识别的飞轮不平衡振动参 数，并结合飞轮位置鉴别装置获得的飞轮转子当前位置，对飞轮整个转速范 围进行开环高精度不平衡振动控制 ,从而实现飞轮在整个转速范围内的不平 衡振动控制，使飞轮的在整个升、 降速过程中都能够高精度运转。 上述两篇专利文献即为 "不平衡振动控制方法" 的具体应用， 然而由于 "不平衡振动控制方法"的调整控制力有限， 只有在旋转体的不平衡质量在 一定阈值范围内时才能抑制旋转体的不平衡振动， 也就是说， "不平衡振动 控制方法"不能彻底解决由于存在不平衡质量而引起的转子振动问题。所以， 当转子存在较大不平衡质量时， 不能利用 "不平衡振动控制方法"来实现转 子振动抑制、 使转子转速直接超过刚性临界转速， 到达其正常工作转速。
因此， 在磁悬浮分子泵装配完成之后必须对其转子进行动平衡操作， 所 谓 "动平衡"是指存在不平衡质量的转子经过测量其不平衡质量大小和相位 后，加以矫正、消除其不平衡质量，使转子在旋转时不致产生离心力的操作。 现有技术中， 通常采用动平衡机来对转子进行动平衡操作， 其操作过程 如下： 首先使转子在低速（即转子刚性临界转速以下的速度范围） 下转动， 并在低速下利用动平衡机对转子进行动平衡操作，然后对转子进行加重或去 重的平衡加工， 初步消除其不平衡质量， 然后多次重复上述步骤使转子转速 能够突破转子刚性临界转速进入超刚性临界转速区，待转子转速进入超刚性 临界转速区后， 在高速下利用动平衡机再次对转子进行动平衡操作，之后再 对转子进行加重或去重的平衡加工。 而且， 为了精确去除不平衡质量， 以上 动平衡操作也通常要反复进行多次。
磁悬浮分子泵转子的工作转速在超刚性临界转速区，我们所关注的是高 速下转子的各项性能， 所以低速下的动平衡效果是比较有限的， 只有当转子 转速超过并离开转子刚性临界转速一段距离后 （进入超刚性临界转速区 ), 转子将近似围绕其质量中心旋转， 此时进行动平衡， 更加准确， 可以获得更 好的效果。 而由于存在不平衡质量的转子无法直接升速到超刚性临界转速， 也就无法直接在高速下进行动平衡，所以必须先在低速下动平衡使其逐渐升 速到超刚性临界转速区， 再重新进行高速下的动平衡， 这就使得这种动平衡 方法步骤繁瑣、 效率低下。 另外， 上述方法中采用的动平衡机是市售仪器， 必须单独购置， 才能对转子进行动平衡操作， 这无疑会增加产品成本。 发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有技术中磁悬浮分子泵的动平衡方法 步骤繁瑣、 效率很低， 因此提供了一种可直接在高速下对磁悬浮分子泵的转 子进行动平衡操作， 步骤筒单、 效率高， 且无需使用动平衡机， 成本较低的 磁悬浮分子泵动平衡方法。 为解决上述技术问题， 本发明采用的技术方案如下： 本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
① 本发明提供的磁悬浮分子泵动平衡方法， 在启动磁悬浮分子泵 电机后， 开启力自由不平衡振动控制模块， 所述力自由不平衡 振动控制模块中使用力自由不平衡控制算法， 可基本消除控制 电流中的同频成分， 抑制所述转子的同频振动， 使所述转子围 绕质量中心旋转， 由于力自由不平衡控制可以保证线圈输出的 励磁电流小， 对功放的要求比较低。 如果在力自由不平衡振动 控制模块的控制下， 转子上不平衡质量使转子在升速过程中的 最大径向振幅不超过保护间隙的 1/2 (即转子的不平衡质量要在 一定阈值范围内 ), 那么力自由不平衡振动控制模块能抑制转子 的同频振动使转子转速能够很快超过其刚性临界转速， 直接在 较高速度下对磁悬浮分子泵的转子进行动平衡操作， 筒化了操 作步骤， 能快速、 高效地进行动平衡操作， 大大提高了动平衡 的效率， 且平衡效果良好。 此外， 本发明提供的磁悬浮分子泵 的动平衡方法， 无需额外使用动平衡仪， 借助其本身自带的第 一径向传感器和第二径向传感器来测量， 筒化了设备， 降低了 成本， 提高了产品的使用价值。
② 本发明提供的磁悬浮分子泵动平衡方法， 利用控制器内置的动 平衡模块即可完成对转子所需平衡质量及平衡质量加载相位的 计算， 不再需要动平衡机， 节约成本。 ③ 本发明提供的磁悬浮分子泵动平衡方法， 所述两个平衡面设置 在远离转子中心、 靠近两端的位置， 这样当添加补偿矢量时， 可以产生较大的力矩， 提高平衡效率。
④ 本发明提供的磁悬浮分子泵动平衡方法， 其中预设非额定转速 振动阈值为 40μιη,该值能够满足非额定转速下转子径向振幅的 振动情况要求， 使转子能够比较平稳地升速， 直至达到额定转 速。 其中预设额定转速振动阈值为 Q. Ιμιη,预设不平衡质量为 10mg , 以上两个数值标准能够确保转子在额定转速下， 平稳运 转， 保证磁悬浮分子泵的稳定运行。 附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施 例并结合附图， 对本发明作进一步详细的说明， 其中 图 1是本发明中磁悬浮分子泵结构示意图；
图 2是本发明中力自由不平衡振动控制算法原理图；
图 3是本发明中动平衡方法流程图； 图 4是本发明中采用影响系数法进行动平衡的流程图。
图中附图标记表示为： 1-叶轮， 2-磁悬浮分子泵控制器， 3-泵体， 4- 第一径向保护轴承， 5-第一径向传感器， 6-第一径向磁轴承， 7-转子轴， 8- 电机， 9-第二径向磁轴承， 10-第二径向传感器， 11-第二径向保护轴承， 12- 轴向保护轴承， 13-第一轴向磁轴承， 14-推力盘， 15-第二轴向磁轴承， 16- 轴向传感器， 17-接线端子， 18-位移检测装置， 19-转速检测装置。 具体实施方式
如图 1所示， 是本发明所涉及的磁悬浮分子泵结构示意图， 本实施例中 所述磁悬浮分子泵竖直设置， 所述磁悬浮分子泵包括泵体 3、 设置在所述泵 体 3 内的转子轴系、 以及现有技术中所述磁悬浮分子泵应当具有的其他结 构。 所述转子轴系包括转子、 第一径向磁轴承 6、 第二径向磁轴承 9、 第一 轴向磁轴 7| 1 3和第二轴向磁轴 7| 15 ; 所述转子包括转子轴 7、 与所述转子 轴 7固定的叶轮 1、 以及用于固定所述叶轮 1的装配部件，如螺釘、螺母等。 所述转子轴 Ί的轴线沿竖直方向设置，所述叶轮 1固定设置在所述转子 轴 7的上部。 所述转子轴 7的下部设置有所述第一轴向磁轴承 1 3、 所述第 二轴向磁轴承 15、 推力盘 14 以及轴向保护轴承 12和用于检测所述转子轴 向位移信号的轴向传感器 16。 所述转子轴 7上依此间隔地套设有第一径向 保护轴承 4、 第一径向传感器 5、 第一径向磁轴承 6、 电机 8、 第二径向磁轴 承 9、 第二径向传感器 1 0和第二径向保护轴承 11等装置。 所述第一径向保 护轴承 4和所述第二径向保护轴承 11同轴， 且径向尺寸相同。 所述第一径 向磁轴承 6包括第一径向磁轴承定子和第一径向磁轴承转子，所述第一径向 磁轴承定子与所述泵体 3固定连接，所述第一径向磁轴承转子与所述转子轴 7固定连接； 所述第一径向传感器 5用于检测在所述第一径向传感器 5处所 述转子的径向位移信号。所述第二径向磁轴承 9包括第二径向磁轴承定子和 第二径向磁轴承转子， 所述第二径向磁轴承定子与所述泵体 3固定连接， 所 述第二径向磁轴承转子与所述转子轴 7 固定连接； 所述第二径向传感器 10 用于检测在所述第二径向传感器 10处所述转子的径向位移信号。 所述转子 轴 7 由所述第一径向磁轴承 6、 所述第二径向磁轴承 9、 所述第一轴向磁轴 承 1 3和所述第二轴向磁轴承 15支承。 所述磁悬浮分子泵的控制系统包括位移检测装置 18、 转速检测装置 19 和磁悬浮分子泵控制器 2 ; 所述位移检测装置 18用于接收位移信号， 其信 号输入端与所述第一径向传感器 5、 所述第二径向传感器 10和所述轴向传 感器 16的信号输出端连接，所述位移检测装置 18的信号输出端与所述磁悬 浮分子泵控制器 2的信号输入端连接； 所述转速检测装置 19用于检测转子 转速信号， 其信号输入端通过所述磁悬浮分子泵的接线端子 17连接到转速 检测传感器， 所述转速检测装置 19的信号输出端与所述磁悬浮分子泵控制 器 2的信号输入端连接。 所述磁悬浮分子泵控制器 1内置各种控制算法模块，所述磁悬浮分子泵 控制器 2可根据所述位移检测装置 18获得的位移信号， 调用合适的控制算 法进行分析运算， 最终驱动相应的磁轴承（所述第一径向磁轴承 6、 所述第 二径向磁轴承 9、 所述第一轴向磁轴承 13和所述第二轴向磁轴承 15中的一 个或多个）输出电磁力对所述转子的运动施加控制。 所述磁悬浮分子泵控制 器 1还可根据所述转速检测装置 19获得的转速信号， 对所述转子的转动实 时监控， 并根据需要调整转子转速。 所述磁悬浮分子泵控制器 1 中还内置有力自由不平衡振动控制模块和 动平衡模块。 本实施例中， 所述力自由不平衡振动控制模块中使用力自由不 平衡控制算法， 可基本消除控制电流中的同频成分，抑制所述转子的同频振 动， 使所述转子围绕质量中心旋转， 如图 2所示。 该方法可以保证线圈输出 的励磁电流小， 适用于对功放的要求比较低的情况。 所述动平衡模块用于计 算出所述转子所需的平衡质量及平衡质量的加载相位， 在本实施例中， 所述 动平衡模块采用刚性转子平衡所用的影响系数法来获取转子的不平衡质量。
在所述磁悬浮分子泵加工装配完成后，需要对所述磁悬浮分子泵进行动 平衡操作， 去除所述转子的不平衡质量。 本实施例中， 所述转子的刚性临界 转速和额定转速 已知， 如图 3所示， 所述动平衡方法包括：
①启动所述电机 8开始升速，开启所述磁悬浮分子泵控制器 1中的所述 力自由不平衡振动控制模块，本实施例中所述力自由不平衡振动控制模块采 用力自由不平衡振动控制算法。由所述磁悬浮分子泵控制器 2控制所述位移 检测装置 18采集所述磁悬浮分子泵转子的径向位移信号， 检测所述转子的 径向振幅， 在本实施例中所述位移检测装置 18通过所述第一径向传感器 5 和所述第二径向传感器 1 0采集所述转子的径向振幅。 如果在所述力自由不 平衡振动控制模块的控制下，所述转子上不平衡质量使所述转子在升速过程 中的最大径向振幅不超过保护间隙的 1 /2 , 那么所述力自由不平衡振动控制 模块能够抑制所述转子的同频振动，使转子转速超过其刚性临界转速， 顺序 执行步骤②。 如果转子最大径向振幅超过保护间隙的 1 /2 , 则采用传统动平 衡方法，首先进行低速动平衡，以保证在转子转速超过刚性临界转速过程中， 转子径向振动始终不超过保护间隙的 1 /2 ; 然后转子转速超过其刚性临界转 速后， 顺序执行步骤②。
②所述电机 8继续加速， 由所述位移检测装置 18检测所述转子的径向 振动情况， 当所述转子的径向振动幅值超过预设非额定转速振动阈值时，停 止所述电机 8加速， 使转子转速稳定在该转速 ( i=0, 1, 2...... )处。 所述 预设非额定转速振动阈值的范围是 [20μιη, 40μιη] , 在本实施例中， 所述预 设非额定转速振动阈值为 40μιη。 由所述磁悬浮分子泵控制器 2控制转速检 测装置 19检测此时转子转速 ,在本实施例中所述转速检测装置 19通过转 速检测传感器采集转子转速。判断转速 是否小于转子额定转速 ,如果 小于 则按顺序执行步骤③， 否则执行步骤⑤。
③在所述力自由不平衡振动控制模块的控制下， 进行转子转速为非额定 转速的动平衡操作， 采用影响系数法进行动平衡， 在所述转速 下进行动平 衡的具体步骤如下， 流程图见图 4:
3a )所述转子上预先设置有两个平衡面， 分别设置在远离转子中心、 靠近转子两端的上部和下部， 所述转子达到 后， 所述磁悬浮分子泵控制 器（2 )根据此时所述转子的径向振幅和转速， 调用动平衡模块， 记录此 时第一径向传感器和第二径向传感器测得的初始不平衡矢量 V。；
3b) 关闭磁悬浮分子泵电机， 将所述转子转速降速到 0, 在第一平衡 面上加上试重 nu, 然后按照上述过程重新启动磁悬浮分子泵达到转速 ， 记录此时第一径向传感器和第二径向传感器测得的不平衡矢量为 V1;
3c )再次将所述转子转速降到 0, 移除添加的试重 nu, 在第二平衡面 上加上试重 m2, 然后按照上述过程重新启动磁悬浮分子泵达到转速 , 记 录此时第一径向传感器和第二径向传感器测得的不平衡矢量为 V2;
3d)
Figure imgf000010_0001
M2为对应所述两个不平衡面的初始不平衡质量， 才艮据影响系 数法计算影响系数矩阵 T, 即
Figure imgf000010_0002
V!=T [M!+ni! Μ2]τ
Figure imgf000010_0003
根据上述矩阵方程组获得影响系数矩阵 T, 代入第一个矩阵方程， 获 得初始不平衡质量矩阵 [Ml M2] T=T"1V0;
3e )将所述转子转速降到 0,在所述两个不平衡面上分别根据步骤 3d ) 中计算所得的相应初始不平衡质量进行加重或去重的动平衡操作；
3f )再次重新启动所述磁悬浮分子泵， 当所述转子转速达到 时， 检测 转子的振动量是否小于预设非额定转速振动振幅，如果小于所述预设非额定 转速振动振幅， 则该转速下动平衡完成， 进行下一步， 否则， 重复步骤 3a ) -3f ), 直至转子转速达到 时，检测到的转子的振动量小于预设非额定转速 振动振幅， 然后按顺序执行步骤④；。
® i=i+l，重复步骤②。
⑤在所述力自由不平衡振动控制模块的控制下，进行转子转速为额定转 速动平衡操作， 使转子转速从零升至 过程中， 所述转子的径向振动幅值 都小于预设非额定转速振动阈值； 并且使转子转速为 时， 所述转子的径 向振动幅值小于预设额定转速振动阈值且所述转子残余的不平衡质量小于 预设不平衡质量， 至此整个动平衡过程完成。 所述预设额定转速振动阈值范 围是 [0. 05μιη, 0. Ιμιη] ,所述预设不平衡质量为 [5mg， 12mg] ,在本实施例中， 所述预设额定转速振动阈值为 0. Ιμιη, 所述预设不平衡质量为 10mg。 具体 步骤包括：
A.如果 则启动所述电机（8 )进行减速将转子转速调整为 , 否 则将转子转速保持在
B.所述磁悬浮分子泵控制器（ 2 )根据此时所述转子的径向振幅和转速， 调用动平衡模块， 依据影响系数法进行转子动平衡， 使用如步骤③中 （3a ) _ ( 3e ) 的影响系数法进行动平衡， 进行转子在转速 下的动平衡， 获得所 述转子所需的平衡质量及平衡质量的加载相位， 关闭所述电机（8 ), 使转子 转速降到零， 之后按顺序执行步骤 C;
C根据计算获得的所需平衡质量及平衡质量的加载相位， 对所述转子 进行平衡加工， 之后按顺序执行步骤 D;
D.启动所述电机（8 ), 开启所述力自由不平衡振动控制模块， 由所述 位移检测装置（ 18 )检测所述转子的径向振幅， 如果在所述力自由不平衡振 动控制模块的控制下，所述转子上不平衡质量使所述转子在升速过程中的最 大径向振幅不超过保护间隙的 1 /2 , 那么所述力自由不平衡振动控制模块能 够抑制所述转子的同频振动， 使转子转速超过其刚性临界转速，按顺序执行 步骤 E;
E.所述电机（ 8 )继续加速， 检测转子转速升速至 过程中所述转子的 径向振幅， 如果所述转子的径向振幅都小于预设非额定转速振动阈值， 则按 顺序执行步骤 F; 如果发现所述转子的径向振幅大于或等于预设非额定转速 振动阈值， 则停止所述电机（8 )加速， 重复执行所述步骤 B;
F.启动所述电机（ 8 )继续升速至 ί¾ , 停止所述电机（ 8 )加速， 使转 速稳定在该转速 处， 之后按顺序执行步骤 G;
G.检测此时所述转子的径向振幅，
a.如果所述转子的径向振幅小于预设额定转速振动阈值，则所述磁悬 浮分子泵控制器（2 )根据此时所述转子的径向振幅和转速， 调用动平衡模 块，依据影响系数法进行转子动平衡， 获得所述转子所需的平衡质量及平衡 质量的加载相位， 关闭所述电机（8 ), 使转子转速降到零；
i .如果所述转子残余的不平衡质量小于预设不平衡质量，则整个动 平衡过程完成；
ii .否则执行所述步骤 C;
b.如果所述转子的径向振幅大于或等于预设额定转速振动阈值，则重 复执行所述步骤 B。 在其他实施例中，在所述步骤①之前还包括根据所述磁悬浮分子泵的动 力学仿真计算和实验得到转子刚性临界转速和额定转速 的步骤， 所述动 力学仿真计算和实验采用现有技术中已知的计算和实验方法。 在其他实施例中，根据不同情况， 所述预设非额定转速振动阈值还可选 取为 20μιη、 25μιη、 30μιη或 35μιη等， 所述预设额定转速振动阈值还可选 取为 0. 05μιη、 0. 07μιη或 0. 09μιη等，所述预设不平衡质量还可选取为 5mg、 8 mg或 12mg等， 同样能够实现本发明的目的。 显然， 上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例， 而并非对实施方式 的限定。对于所属领域的普通技术人员来说， 在上述说明的基础上还可以做 出其它不同形式的变化或变动。 这里无需也无法对所有的实施方式予以穷 举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围 之中。

Claims

权 利 要 求 书
1.一种磁悬浮分子泵动平衡方法， 其特征在于： 包括
①启动所述磁悬浮分子泵的电机（8 )开始升速， 开启磁悬浮分子泵控制 器（ 2 ) 中的力自由不平衡振动控制模块， 由所述磁悬浮分子泵控制器（ 2 ) 控制位移检测装置 （18 ) 采集所述磁悬浮分子泵转子的径向位移信号， 检测 所述转子的径向振幅， 如果在所述力自由不平衡振动控制模块的控制下， 所 述转子上的不平衡质量使所述转子在升速过程中的最大径向振幅不超过保护 间隙的 1 /2 ,那么所述力自由不平衡振动控制模块能够抑制所述转子的同频振 动， 使转子转速超过其刚性临界转速， 顺序执行步骤②； 如果转子最大径向 振幅超过保护间隙的 1 /2 , 则采用传统动平衡方法， 首先进行低速动平衡， 以 保证在转子转速超过刚性临界转速过程中， 转子径向振动始终不超过保护间 隙的 1 /2 ; 然后转子转速超过其刚性临界转速后， 顺序执行步骤②。
②所述电机（ 8 )继续加速， 由所述位移检测装置（ 18 )检测所述转子的 径向振动情况， 当所述转子的径向振动幅值超过预设非额定转速振动阈值时， 停止所述电机（ 8 )加速， 使转子转速稳定在该转速 ωι(ί = 0,1,2. · .)处； 由所述磁 悬浮分子泵控制器（ 2 )控制转速检测装置（ 19 )检测此时的转速 ； 判断转 速 是否小于转子额定转速 , 如果 小于 ί¾则按顺序执行步骤③， 否则执 行步骤⑤；
③在所述力自由不平衡振动控制模块的控制下， 进行转子转速为非额定 转速的动平衡操作， 采用影响系数法进行动平衡， 在所述转速 下进行动平 衡的具体步骤如下：
3a )所述转子上预先设置有两个平衡面， 所述转子达到 后， 所述磁 悬浮分子泵控制器（2 )根据此时所述转子的径向振幅和转速， 调用动平 衡模块， 记录此时第一径向传感器和第二径向传感器测得的初始不平衡矢 量 V。；
3b ) 关闭磁悬浮分子泵电机， 将所述转子转速降速到 0 , 在第一平衡 面上加上试重 nu , 然后按照上述过程重新启动磁悬浮分子泵达到转速 ， 记录此时第一径向传感器和第二径向传感器测得的不平衡矢量为 V1 ; 3c )再次将所述转子转速降到 0 , 移除添加的试重 nu , 在第二平衡面 上加上试重 m2, 然后按照上述过程重新启动磁悬浮分子泵达到转速 , 记 录此时第一径向传感器和第二径向传感器测得的不平衡矢量为 V2;
3d ) 和^为对应所述两个不平衡面的初始不平衡质量， 根据影响系 数法计算影响系数矩阵 T, 即
Figure imgf000015_0001
V!=T [M!+ni! Μ2] τ
Figure imgf000015_0002
根据上述矩阵方程组获得影响系数矩阵 T, 代入第一个矩阵方程， 获 得初始不平衡质量矩阵 [Ml M2] T=T"1V0;
3e )将所述转子转速降到 0 ,在所述两个不平衡面上分别根据步骤 3d ) 中计算所得的相应初始不平衡质量进行加重或去重的动平衡操作；
3f )再次重新启动所述磁悬浮分子泵， 当所述转子转速达到 时， 检 测转子的振动量是否小于预设非额定转速振动阈值， 如果小于所述预设非 额定转速振动阈值， 则该转速下动平衡完成， 进行下一步； 否则， 重复步 骤 3a ) -3f )直至转子转速达到 时， 检测到的转子的振动量小于预设非 额定转速阈值， 然后按顺序执行步骤④；
④令 i=i+l，重复步骤②；
⑤在所述力自由不平衡振动控制模块的控制下， 进行转子转速为额定转 速动平衡操作， 使转子转速从零升至 过程中， 所述转子的径向振动幅值都 小于预设非额定转速振动阈值； 并且使转子转速为 时， 所述转子的径向振 动幅值小于预设额定转速振动阈值且所述转子残余的不平衡质量小于预设不 平衡质量， 至此整个动平衡过程完成。
2. 根据权利要求 1 所述的动平衡方法， 其特征在于： 所述步骤⑤具体 为：
A.如果 则启动所述电机（8 )进行减速将转子转速调整为 ί¾ , 否 则将转子转速保持在
Β.所述磁悬浮分子泵控制器（ 2 )根据此时所述转子的径向振幅和转速， 调用动平衡模块， 依据影响系数法进行转子动平衡， 根据步骤（3a ) _ ( 3e ) 进行转子转速在¾下的动平衡， 获得所述转子所需的平衡质量及平衡质量的 加载相位， 关闭所述电机（8 ), 使转子转速降到零， 之后按顺序执行步骤 C;
C根据计算获得的所需平衡质量及平衡质量的加载相位， 对所述转子 进行平衡加工， 之后按顺序执行步骤 D;
D.启动所述电机（8 ), 开启所述力自由不平衡振动控制模块， 由所述 位移检测装置 （18 )检测所述转子的径向振幅， 如果在所述力自由不平衡振 动控制模块的控制下， 所述转子上不平衡质量使所述转子在升速过程中的最 大径向振幅不超过保护间隙的 1 /2 , 那么所述力自由不平衡振动控制模块能 够抑制所述转子的同频振动， 使转子转速超过其刚性临界转速， 按顺序执行 步骤 E;
E.所述电机（ 8 )继续加速，检测转子转速升速至 过程中所述转子的 径向振幅， 如果所述转子的径向振幅都小于预设非额定转速振动阈值， 则按 顺序执行步骤 F; 如果发现所述转子的径向振幅大于或等于预设非额定转速 振动阈值， 则停止所述电机（8 )加速， 重复执行所述步骤 B;
F.启动所述电机（ 8 )继续升速至 , 停止所述电机（ 8 )加速， 使转 速稳定在该转速¾处， 之后按顺序执行步骤 G;
G.检测此时所述转子的径向振幅，
a.如果所述转子的径向振幅小于预设额定转速振动阈值， 则所述磁 悬浮分子泵控制器（ 2 )根据此时所述转子的径向振幅和转速， 调用动平衡模 块， 依据影响系数法进行转子动平衡， 获得所述转子所需的平衡质量及平衡 质量的加载相位， 关闭所述电机（8 ), 使转子转速降到零；
i .如果所述转子残余的不平衡质量小于预设不平衡质量， 则整个 动平衡过程完成；
ii .否则执行所述步骤 C;
b.如果所述转子的径向振幅大于或等于预设额定转速振动阈值， 则 重复执行所述步骤 B。
3. 根据权利要求 1或 2所述的动平衡方法， 其特征在于： 所述两个平 衡面分别设置在远离转子中心、 靠近转子两端的上部和下部。
4. 根据权利要求 1-3 中任一项所述的动平衡方法， 其特征在于： 所述 预设非额定转速振动阈值为 [20μιη， 40μιη] , 所述预设额定转速振动阈值为
[ 0. 05μιη, 0. Ι μιη] , 所述预设不平衡质量为 [5mg， 12mg]。
5. 根据权利要求 1-4 中任一项所述的动平衡方法， 其特征在于： 所述 预设非额定转速振动阈值为 40μιη, 所述预设额定转速振动阈值为 0. Ι μιη, 所 述预设不平衡质量为 10mg。
6. 根据权利要求 1-5 中任一项所述的动平衡方法， 其特征在于： 所述 步骤①之前还包括根据所述磁悬浮分子泵的动力学仿真计算和实验得到转子 刚性临界转速和额定转速 的步骤。
7. 根据权利要求 1-6 中任一项所述的动平衡方法， 其特征在于： 所述 位移检测装置（ 18 )通过第一径向传感器（ 5 )和第二径向传感器（ 10 )采集 所述转子的径向振幅； 所述转速检测装置 （19 )通过转速检测传感器采集转 子转速。
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