專利名稱：一種外轉子結構的磁軸承渦輪真空分子泵的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種外轉子結構的磁軸承渦輪真空分子泵
背景技術：
渦輪真空分子泵是一種機械式真空泵，它通過高速旋轉的多級渦輪轉子葉片和靜止渦輪葉片的組合進行抽氣，在分子流區域內對被抽氣體產生很高的壓縮比，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的渦輪真空分子泵，由于軸承無需加入任何潤滑介質，葉輪在無油條件下運行，因此在運轉過程中，高真空區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，也不存在潤滑介質流淌的問題，因此可以實現任意角度安裝，這使得分子泵的應用更為靈活。目前磁懸浮分子泵已廣泛應用于加速器技術、等離子體技術、半導體制造、電子顯微鏡、電真空器件的制造及真空技術的各個領域，為制造過程提供穩定可靠的高真空環境。
采用了磁軸承作為支承的渦輪真空分子泵裝置，結構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，以及轉子上對應定子電磁鐵的導磁銜鐵。
如圖1所示，現有的磁軸承渦輪真空分子泵在結構上大體保持了原機械軸承支承的結構形式，即通過一個電主軸4帶動連接在軸端的渦輪泵頭5高速旋轉來實現抽氣并得到高的真空。為了能夠使結構更為緊湊，同時改善支撐的力學特性以減小軸承受力，通常將泵頭設計為中空的碗式結構，倒扣在電主軸上，其中5為渦輪泵頭，4為電主軸轉子，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。這種結構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，且結構復雜，在進行產品的小型化上具有一定的困難，復雜的裝配會增加故障發生的風險； 2)細長的芯軸加上具有較大轉動慣量的泵頭，這種結構具有較強的陀螺效應，并增加了轉子過臨界運轉的可能，使得泵體在升、降速過程中存在不穩定因素； 3)在結構上，從中心到外分別是電主軸轉子、電主軸定子、渦輪泵頭轉子、外殼的結構，結構復雜且不夠緊湊，造成了一定的空間浪費。
發明內容
針對現有技術存在的問題，本發明的目的是提供一種結構簡單、緊湊的外轉子結構的磁軸承渦輪真空分子泵。
為實現上述目的，本發明一種外轉子結構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構，底座上固定設置有一芯軸，渦輪泵頭同心倒扣在所述芯軸上，并且由芯軸構成電機定子，渦輪泵頭構成電機轉子，徑向磁力軸承及軸向磁力軸承均設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。
由于磁力軸承不存在摩擦、潤滑等問題，因此外轉子結構在實現上并未對軸和軸承的設計增加什么困難，相反這樣的外轉子結構設計可以使得渦輪真空分子泵本身的結構形式得到簡化，從中心向外分別是定子、轉子、外殼的結構，較內轉子形式的磁力軸承分子泵少了一層結構，這種結構上的簡化，具有以下的突出優點 1)由于結構上的簡化，使得整體上較傳統結構的分子泵加工、裝配起來更為簡單，因而也更為易于維護； 2)簡化的結構形式帶來制造零件數量的減少，加工量和加工工時的降低，以及結構制造成本的下降； 3)由于這種結構設計，大大縮短了熱傳導的途徑，在磁力軸承和電機轉子部分的磁滯損耗和渦流損耗產生的熱，得以直接傳導到渦輪泵頭上進而向外輻射出去，而定子上的發熱可以通過中心軸快速的傳導到外界，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行冷卻， 4)由于磁力軸承轉子軟磁材料密度大于泵頭的鋁合金材料，因此在進行轉子的結構設計時，可以不用設計很大的過盈量，兩者在轉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)由于轉子結構的簡化，改善了其自身的動力學特性，結構的模態頻率大大升高，使得這種轉子的支承更容易，也具有更為寬泛的穩定域度。
圖1為現有磁軸承渦輪真空分子泵結構示意圖； 圖2為本發明磁軸承渦輪真空分子泵結構示意圖。
具體實施例方式 如圖2所示，本發明的外轉子結構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采用與現有技術相同的中空的碗式結構，底座1上固定設置有一芯軸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之間設置有與現有技術相同的電機結構，其中芯軸10構成電機7的定子部分，渦輪泵頭5則構成電機7的轉子部分，同時，按與現有技術相同的方式在芯軸10與渦輪泵頭5之間設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。
由于渦輪泵頭5直接作為轉子，省略了與以往的電主軸、電主軸定子等結構，因此使分子泵的結構大大簡化，并由此帶來一系列的優點。
權利要求
1.一種外轉子結構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構，所述底座上固定設置有一芯軸，渦輪泵頭同心倒扣在所述芯軸上，并且由芯軸構成所述電機定子，渦輪泵頭構成所述電機轉子，所述徑向磁力軸承及所述軸向磁力軸承均設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。
全文摘要
本發明公開了一種外轉子結構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，底座上固定設置有一芯軸，碗式結構的渦輪泵頭同心倒扣在所述芯軸上，并且由芯軸構成電機定子，渦輪泵頭構成電機轉子，徑向磁力軸承及軸向磁力軸承均設置在芯軸與渦輪泵頭之間。本發明分子泵較現有磁軸承分子泵少了一層結構，不但降低了加工成本，使加工、裝配、維護更加容易，而且改善了整個泵的散熱效果，改善了轉子的動力學特性，使結構的模態頻率大大升高，因而使得轉子的支承更容易，也具有更為寬泛的穩定域度。
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 優先權日2007年12月27日
發明者洪申平, 雷 趙, 俞天野, 沙宏磊, 郝宇平 申請人:浙江飛旋科技有限公司