用于平衡真空泵转子或真空泵旋转单元转子的方法
用于平衡真空泵转子或真空泵旋转单元转子的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于平衡真空泵，特别是涡轮分子泵转子或真空泵，特别是涡轮分子泵旋转单元转子的方法，其中，转子借助至少一个磁性轴承特别是永磁轴承，相对于真空泵或旋转单元的定子，以环绕旋转轴可旋转地被支承。
【背景技术】
[0002]真空泵在真空技术领域发挥着重要作用，并在极其不同的技术应用中用于吸入特别是吸入气态的介质，及用于空腔的抽真空。在此方面，此外使用涡轮分子泵，这种泵在分子的也就是在非粘性的范围内工作并适用于产生纯度非常高的真空。涡轮分子泵通常包括一个旋转单元，其由定子和可相对于定子旋转的转子组成，其中，为产生高纯度的真空通常以非常高的转速对转子进行旋转驱动。
[0003]在这种非常高的转速下，特别重要的是使转子相对于定子尽可能无摩擦地被支承。这种支承通常通过两个轴承实现，包括一个设置在吸入口也就是泵的高真空侧区域内的轴承和一个设置在排气口也就是泵的所谓初真空侧附近的轴承。因为高真空侧上所具有的轴承与所要抽真空的体积连通，所以该轴承必须尽可能无污染，以防止所要抽真空的体积或里面所含有的介质受到污染，特别是受到润滑油的污染。
[0004]为满足尽可能无摩擦和同时无污染支承的要求，公知的高真空侧上所具有的轴承为磁性轴承且特别是永磁轴承，该轴承例如可以包括一个安装在定子上的磁环柱和一个安装在转子上的磁环柱，这两个磁环柱交错设置并通过其相互的磁推斥保证在径向上可旋转地被支承。
[0005]在制造真空泵或旋转单元时，转子一般具有不平衡，这种不平衡不仅会引起振动，而且还会导致转子或轴承和/或定子损坏。转子因此必须保持平衡，然后才能按规定使用真空泵或旋转单元。
【发明内容】
[0006]本发明的目的因此在于提供一种用于平衡真空泵转子或真空泵旋转单元转子的方法，借助该方法可以尽可能完全消除转子的不平衡。本发明此外的目的在于提供一种真空泵特别是涡轮分子泵，或真空泵的特别是涡轮分子泵的旋转单元，其中转子尽可能完全保持平衡。
[0007]该目的通过具有权利要求1所述特征的方法或通过具有权利要求15所述特征的真空泵或真空泵的旋转单元得以实现。本发明优选的实施方式和进一步构成在从属权利要求中予以说明。
[0008]依据本发明，公开一种用于平衡真空泵转子或真空泵旋转单元转子的方法，其中，转子借助至少一个磁性轴承特别是永磁轴承，相对于真空泵或旋转单元的定子，以环绕旋转轴可旋转地被支承，其中，该方法包括以下步骤:测量特别是磁性轴承平面上转子的不平衡，并在取决于不平衡的情况下移动并调节旋转轴的位置，以便使转子保持平衡。
[0009]本发明因此基于这种思路，即通过移动并调节旋转轴的位置使转子保持平衡。与现有技术中所公开的使用可以改变转子上质量分布的配重相反，因此，依据本发明的平衡方法是一种设想不同的平衡方法，因为正如提到的那样，本发明基于这种思路，即通过移动并调节转子旋转轴的位置使其保持平衡。
[0010]依据本发明的方法优点特别是，转子至少在磁性轴承的平面上通过移动并调节旋转轴的位置可以保持平衡。因此至少在磁性轴承平面的区域内，可以省去在现有技术中所公开的平衡方法中使用的平衡螺栓。由此也消除了作用于转子的内在力，这种内在力是平衡螺栓在转子高速旋转的情况下，由于离心力而施加到转子上。特别是在转子高速旋转的情况下，这种离心力也会导致转子的损坏。因为在依据本发明的平衡方法中不需要平衡螺栓，所以因此可以提高转子或真空泵或旋转单元的耐久性。因此达到提高质量的目的。
[0011]优选旋转轴的位置被移动并调节，以使旋转轴至少在磁性轴承平面上与转子的主惯性轴线至少接近重合。因此，转子在平衡后至少在磁性轴承平面上基本上环绕其主惯性轴线旋转并因此-至少在磁性轴承平面上-尽可能无不平衡运转。
[0012]旋转轴的本来位置，也就是移动并调节旋转轴之前的位置，从转子和定子在磁性轴承内的相互支承中产生，特别是也由于通过磁性轴承施加的支承力或由磁性轴承的定子侧部分和/或转子侧部分各自产生的磁场分布正常情况下没有损坏的旋转对称的分布。旋转轴的本来位置正常情况下与磁性轴承平面的区域内主惯性轴线的位置存在偏差，从而转子本来，也就是在平衡之前具有不平衡。
[0013]作为转子的主惯性轴线在此方面是指那种惯性轴线，即它基本上在转子纵轴线的方向上延伸和与此同时通过转子的旋转点分布。转子的不平衡可以通过这样移动并调节旋转轴的位置至少尽可能消除，即旋转轴至少在磁性轴承平面的区域内至少尽可能与主惯性轴线重合。
[0014]具有优点的是，旋转轴的位置这样移动并调节，使不平衡得到减少，其中，优选旋转轴进入转子的剩余不平衡最小化的最佳位置。转子因此可以这样移动并调节，使其得到最佳平衡并使可能残留的剩余不平衡最小化。在此方面，最佳位置相当于那个位置，即至少在磁性轴承平面的区域内旋转轴与转子的主惯性轴线基本上重合。
[0015]按照依据本发明的方法一种优选构成，特别是借助平衡算法确定转子不平衡最小化的旋转轴的最佳位置并随后将旋转轴送入最佳位置。通过将转子旋转轴的位置移动并调节到最佳位置内，因此可以使转子本来的不平衡最小化或可能甚至消除。
[0016]优选在取决于旋转轴位置和/或主惯性轴线位置的情况下，通过特别是在其形状和/或其材料专有的永磁特性方面改变磁性轴承，在磁性轴承平面上移动并调节旋转轴的位置。
[0017]通过改变磁性轴承的形状，例如通过去除磁性轴承的材料，可以改变磁性轴承的定子侧部分与转子侧部分之间的磁场分布并因此移动并调节旋转轴的位置。磁性轴承材料专有的磁性特性例如可以通过永磁轴承的至少局部消磁达到。特别是通过局部消磁可以得到控制的方式改变磁性轴承的定子侧部分与转子侧部分之间的磁场分布并以所希望的方式移动并调节转子旋转轴的位置。局部消磁在此方面也仅指部分消磁，也就是一种类型的磁化减少。
[0018]磁性轴承可以在取决于旋转轴的位置与主惯性轴线的位置偏差的情况下改变，特别是在其形状和/或其材料专有的磁性特性方面。
[0019]为移动并调节旋转轴的位置，可以确定磁性轴承平面的区域内旋转轴位置与主惯性轴线位置的偏差。借助这样确定的偏差，然后可以测定必须如何改变磁性轴承，例如在其通过去除材料的形状方面和/或在其材料专有的磁性特性方面，也就是例如通过局部消磁，以便这样移动并调节旋转轴，使其在磁性轴承平面上至少接近与转子的主惯性轴线重合或使其进入剩余不平衡最小化或在理想情况下甚至完全消除的最佳位置。
[0020]最好偏差按照量和方向确定。借助旋转轴的位置与主惯性轴线的位置按照量和方向确定的偏差，可以比较简单地测定必须如何在其形状和/或在其材料专有的永磁特性方面改变磁性轴承，以便使旋转轴在磁性轴承平面的区域内尽可能与主惯性轴线重合或使旋转轴进入最佳位置。
[0021]为移动并调节旋转轴的位置，优选从磁性轴承的至少一个永久磁铁上去除材料，特别是通过最好从磨削、钻孔、铣削和车削组中选取的切削方法。
[0022]通过从永磁轴承有针对性地去除材料，可以简单方式有针对性地改变磁性轴承的转子侧部分与定子侧部分之间的磁场分布并以所希望的方式移动并调节旋转轴的位置。
[0023]按照本发明一种优选的进一步构成，为移动并调节旋转轴的位置，磁性轴承的至少一个永久磁铁至少在一个区域内至少部分消磁。
[0024]通过永磁轴承的局部至少部分消磁，同样可以改变磁性轴承的定子侧部分与转子侧部分之间的磁场分布并因此移动并调节旋转轴相对于主惯性轴线的位置。
[0025]通过永磁轴承的局部至少部分消磁，此外可以影响磁性轴承内的转矩，其中，优选借助转矩可以减少或补偿已经存在的力矩和/或动态不平衡。
[0026]具有优点的是，该区域通过加热到高于永久磁铁至少部分持续失去其磁性特性的温度消磁。按照这种方式，可以特别简单地达到永久磁铁区域内部分消磁的目的。
[0027]磁性轴承的改变在此方面原则上在磁性轴承的转子侧部分上、在磁性轴承的定子侧部分上或既在磁性轴承的转子侧部分上 ，也在定子侧部分上进行。
[0028]按照依据本发明的方法一种优选的构成，该区域通过利用激光辐射的照射加热。
[0029]在使用激光辐射时，可以特别是有针对性地调整和准确控制加热的局部分布和温度，从而可以达到特别精确移动并调节旋转轴位置的目的。旋转轴的位置因此可以利用激光辐射局部照射磁性轴承的定子侧和/或转子侧部分进行移动并调节，从而可以将旋转轴有针对性地送入所希望的位置。
[0030]为确定激光辐射，特别是在磁性轴承所要加热区域的辐射单位、辐射剂量和/或位置的数量方面，可以按照常用的平衡方法中那样进行，其中通过所谓的影响系数测定转子对拧入的试样重量的反应并作为平衡过程的参考使用。影响系数可以说明转子对配重的表现。这种做法的优点是，不存在转子动力学的物理模型。测试配重的影响与转子相关反应之间的联系可以以影响系数的形式说明并在实践中大多根据经验测定。
[0031]相应的做法可以用于确定激光辐射。在此方面，激光影响系数可以通过向磁性轴承内射入测试激光剂量测定。然后可以使用按照这种方式测定的影响系数，以补偿一定的不平衡状态。所收集的通过激光辐射产生的不平衡变化的数据量越大，可以越精确地测定激光影响系数的数值。不言而喻，可以单独根据经验为每种转子类型测定这种激光影响系数。
[0032]最好使用平衡算法，其中影响系数不说明拧入的重量，而是涉及激光辐射。优选这是一种自学习的平衡算法，它自主，特别是进化以学会和优化转子对完成的激光辐射特别是对与平衡状态相关的反应，并在下个所要平衡的转子上使用以及将该转子利用所取得的反应重新优化。
[0033]磁性轴承平面上旋转轴的位置和/或主惯性轴线的位置可以在移动并调节之前确定。旋转轴的位置或主惯性轴线的位置可以进行测量和/或借助所测量的不平衡确定。
[0034]为移动并调节旋转轴的位置，磁场轴承特别是作为对前面所称措施的附加，可以具有电补偿磁铁，可以对磁性轴承的永久磁铁有针对性的堆叠或选取，可以对磁性轴承和/或磁性轴承的一个或多个磁环的几何形状再定向，和/或可以将磁性材料特别是软磁材料局部设置在磁性轴承内或磁性轴承上。
[0035]此外，在实际的转子方面，主惯性轴线可以取决于转速，因为例如转子叶片在离心力作用下不均匀地扭曲并由此产生的不平衡状态是动态的。实际上这种效应借助根据平衡转速的影响系数来考虑。依据本发明的方法在可应用性中不排除这种动态的转子。
[0036]依据本发明的方法作为独立发明要求的另一种优选实施例，测量至少一个平面上，特别是磁性轴承平面外的平面上转子的不平衡，不平衡是通过特别是通过在磁性轴承平面外的平面上切除转子的材料，和/或通过加入特别是通过拧入至少一个配重至少接近消除。通过切除材料或烧蚀材料，可以按照简单方式减少或有可能甚至完全消除转子的不平衡。
[0037]优选地，材料借助激光辐射切除。由此可以按照简单方式进行局部的材料烧蚀。
[0038]特别优选地，材料的切除在转子旋转期间，特别是在不平衡测量期间或过程中进行。例如为测量处于旋转中转子的不平衡，因此不必为切除材料而停止运转。因此可以缩短使磁性轴承平面外的平面上的转子平衡所需的持续时间。
[0039]在转子旋转的情况下，烧蚀优选借助高强度的脉冲激光辐射进行，因为因此可以在短时间内实现转子材料的局部切除。
[0040]转子的不平衡也可以以本身公知的方式通过拧入特别小的配重而减少或消除。例如，在完成烧蚀后仍存在的剩余不平衡可以利用配重进一步减少或有可能甚至完全消除。
[0041]借助激光辐射在磁铁上，特别是驱动磁铁上，也可以补偿不同强度的磁极振幅和/或磁极几何形状。类似于磁性轴承的磁场不均匀性的作用，磁铁内在的对称干扰也可以向转子施加周期性励磁的力，这些力以相同的方式提高振动水平并导致更强的轴承负荷。这种力同样可以借助激光辐射减少或消除。
[0042]优选地，依据本发明的方法在涡轮分子泵上或在涡轮分子泵的旋转单元上实施。
[0043]本发明还涉及一种依据本发明的方法可以获得的或可以买到的真空泵，特别是涡轮分子泵，或真空泵的特别是涡轮分子泵的旋转单元。
[0044]本发明此外涉及一种真空泵，特别是涡轮分子泵，或真空泵的，特别是涡轮分子泵的旋转单元，包括转子，该转子借助至少一个磁性轴承特别是永磁轴承，相对于真空泵或旋转单元的定子，以环绕旋转轴可旋转地被支承，而且其中旋转轴被移动并调节，以使旋转轴的不平衡减少特别是最小化，和/或使其至少在磁性轴承的平面上与转子的主惯性轴线至少接近重合。
[0045]优选地，从磁性轴承特别是从至少一个转子环和/或至少一个定子环去除材料和/或磁性轴承，特别是具有永磁材料的至少一个转子环和/或至少一个定子环至少在一个区域内，加热到高于使至少部分磁性轴承持续失去其磁性特性的温度上。
[0046]最好在轴承的转子侧部分，特别是至少一个转子环和/或轴承的至少一个定子侧部分，特别是至少一个定子环的区域内改变形状和/或材料专有的磁性特性，其中，该区域形成于各自朝向轴承的其他部分的表面上。由此可以达到有效改变磁性轴承的转子侧部分与定子侧部分之间的磁场或磁场分布的目的，从而可以移动并调节旋转轴的位置，以使其至少接近与磁性轴承平面上的主惯性轴线重合和/或转子具有得到减少的优选最小化的不平衡。此外，表面区域可以比较简单地接近，以便例如借助切削方法切除该区域或借助激光辐射通过加热至少部分消磁。
[0047]形状和/或材料专有的永磁特性可以在磁性轴承的转子侧部分，特别是至少一个转子环的区域内改变，该区域形成于轴承的定子侧部分朝外的表面上。按照这种方式，同样可以达到改变磁性轴承的转子侧部分与定子侧部分之间的磁场或磁场分布的目的，以便于以所希望的方式移动并调节旋转轴。
[0048]按照依据本发明的真空泵，特别是涡轮分子泵，或真空泵的，特别是涡轮分子泵的旋转单元各自也可作为独立发明要求的一种优选方案，至少一个平面上，特别是在磁性轴承的平面外的平面上转子的不平衡是通过加入特别是通过拧入至少一个配重和/或通过切除转子的材料，特别是通过借助激光辐射的烧蚀至少接近消除。
[0049]本发明此外涉及一种用于平衡真空泵或真空泵旋转单元转子的装置，该装置是为实施依据本发明用于平衡转子的方法而设立和构成。在此方面，依据本发明的平衡装置可以具有用于实施依据本发明的方法步骤的器件。
[0050]本发明此外涉及一种用于平衡或定中真空泵，特别是涡轮分子泵的电动机转子的方法，其中，转子具有至少一个永久磁铁并相对于电动机的定子可旋转地被支承，以及其中永久磁铁的形状和/或材料专有特性被改变，以使转子的不平衡和/或偏心率得到减少，特别是最小化。
[0051]转子不平衡和/或偏心率的减少或最小化在此方面，正如前面参照用于平衡真空泵转子的方法所介绍的那样，通过转子的旋转轴借助改变永磁轴承的形状和/或材料专有的特性产生的移动并调节实现。
[0052]最好测量转子的不平衡和/或偏心率。不平衡和/或偏心率特别是根据所测量的不平衡和/或偏心率的情况，通过移动并调节转子的旋转轴得到减少或最小化。在此方面，旋转轴的移动并调节采用与前面对用于平衡真空泵转子的方法所述相应的方式，通过改变电动机转子永久磁铁的形状和/或材料专有的特性进行。
[0053]最好电动机转子的旋转轴至少接近与转子的主惯性轴线重合。特别是可以在移动并调节旋转轴之前测定旋转轴的位置和/或主惯性轴线的位置。
[0054]优选根据本来的不平衡或偏心率状态的情况，改变永久磁铁的形状和/或材料专有的磁性特性，以便由此这样改变由转子产生的磁场，使不平衡和/或偏心率得到减少或最小化。
[0055]永久磁铁的形状最好通过从永久磁铁去除材料加以改变。这一点最好特别是可以借助从磨削、钻孔、铣削和车削组中选取的切削方法来实施。
[0056]永久磁铁材料专有的磁性特性可以通过将永久磁铁在至少一个区域内消磁加以改变。消磁在此方面可以采用与前面参照用于平衡真空泵转子的方法所介绍的相同方式借助激光器进行。
[0057]本发明此外涉及一种真 空泵，特别是涡轮分子泵，或真空泵的，特别是涡轮分子泵的旋转单元，其具有带转子的电动机，该转子相对于电动机的定子可旋转地被支承，其中，转子具有至少一个永久磁铁，其形状和/或材料专有特性被改变，以使转子的不平衡和/或偏心率得到减少，特别是最小化。
[0058]优选永久磁铁的形状和/或材料专有的磁性特性从转子本来的不平衡或偏心率状态出发加以改变。
【附图说明】
[0059]下面举例借助附图对本发明的优选实施方式进行说明。其中各自以示意图示出:
[0060]图1示出了真空泵的透视图；
[0061]图2示出了图1所示真空泵的轴向剖面；
[0062]图3示出了图1和图2所示真空泵的磁性轴承剖面详图；
[0063]图4示出了图1真空泵的轴向截面图，用于描述平衡平面El、E2和E3的举例位置；
[0064]图5示出了磁性轴承的平面E3上图1真空泵的转子和定子的径向截面图；
[0065]图6示出了磁性轴承的平面E3上图1真空泵的转子和定子的另一径向截面图；
[0066]图7示出了磁性轴承的平面E3上图1真空泵的转子和定子的另一轴向截面图；
[0067]图8示出了图1真空泵的另一轴向截面图；
[0068]图9示出了图1真空泵的另一径向截面图；以及
[0069]图10示出了图1和2所示真空泵磁性轴承的另一剖面图。
[0070]主要元件符号说明
[0071]10真空泵
[0072]14外壳
[0073]16转子
[0074]18吸入法兰
[0075]20吸入口
[0076]22初真空法兰
[0077]24排气口
[0078]26旋转单元
[0079]28下部
[0080]30、30’ 旋转轴
[0081]32定子盘
[0082]34隔离件
[0083]36转子轴
[0084]38转子盘
[0085]40驱动单元
[0086]42球轴承
[0087]44永磁轴承
[0088]46定子侧的磁环柱
[0089]48定子侧的磁环
[0090]50转子侧的磁环柱
[0091]52转子侧的磁环
[0092]54间隙
[0093]56支架段
[0094]58横梁
[0095]60、62保持段
[0096]64止推轴承
[0097]66球轴承
[0098]68止推套
[0099]70轴颈段
[0100]72间隙
[0101]74、76、77 区域
[0102]80主惯性轴线
[0103]82图轴线
[0104]R、R’支点
[0105]F图轴线点
[0106]H主惯性轴线点
[0107]e、e’距离
[0108]ε、ε’角度
[0109]S旋转点
[0110]Ε1、Ε2、Ε3 平衡平面
[0111]Δ P偏差
[0112]M转矩
[0113]F1、F2力
【具体实施方式】
[0114]图1所示为涡轮分子泵构成的真空泵10，其包括具有一部分多体泵壳14的定子以及相对于定子可旋转驱动且被定子支承的转子16。真空泵10在其高真空侧上包括由吸入法兰18环绕的吸入口 20，用于与所要抽真空的体积连通并包括设置在真空泵10初真空侧区域内、由初真空法兰22环绕的排气口 24，用于与初真空连接。
[0115]定子和转子16共同形成真空泵10的旋转单元26，该旋转单元与泵10的基段或下部28可分开地连接。
[0116]图2示出图1的真空泵10沿其旋转轴30部分剖面的视图。定子包括多个定子盘32，它们设置在外壳14内并通过隔离件34彼此保持在确定的距离内。
[0117]转子16包括携带多个转子盘38的转子轴36，其中，每一个转子盘38设置在两个定子盘32之间的间隙内。定子盘32和转子盘38各自具有包括多个叶片的泵源结构，从而每个定子盘32与相邻的转子盘38形成涡轮分子泵10的泵级。
[0118]下部28内设置一个驱动单元40，例如可以包括电动机，利用该驱动单元可驱动转子16旋转以提供泵作用。
[0119]此外，泵10具有一个初真空侧的轴承42，其用于和与其连接的定子相对于下部28可旋转地支承转子16。为此，设立初真空侧轴承42，即吸收径向和轴向的支承力并在这里为受润滑的滚动轴承，该滚动轴承为球轴承。
[0120]泵10在其高真空侧上具有另一永磁轴承44，该轴承包括转子侧的半部分轴承和定子侧的半部分轴承并相对于定子可旋转地支承转子16。
[0121]图3示出图2中所示的泵10，其包括永磁轴承44部分的部分剖面详图。轴承44包括由多个定子磁环48组成的定子侧磁环柱46和由多个转子磁环52组成的转子侧磁环柱50。柱46、50的磁环48、52在此方面在轴向上彼此重叠并形成柱46、50的基本形状，该基本形状至少近似圆柱体外壳形。
[0122]定子侧的磁环柱46和转子侧的磁环柱50在此方面均基本上与泵10的旋转轴30同轴设置，其中，定子侧的柱46被设置在转子侧柱50的内部，以使转子环48的径向外侧与定子环52的径向内侧相对并在它们之间构成至少接近圆柱体外壳形的间隙54，具有通过间隙44的径向延伸形成的小间隙宽度。
[0123]定子具有支承段56，其设置在吸入口 20的中心并在本实施例中如图1所示，通过多个设置在吸入口 20内的径向横梁58与外壳14连接。支承段56包括在轴向上延伸的、基本上呈圆柱体外壳形的保持段60，该保持段延伸到定子侧柱46的内部，其中，定子环46利用其径向内侧紧贴在保持段60的径向外侧上并由该保持段保持。
[0124]转子16同样具有基本上呈圆柱体外壳形的保持段62，其中，转子环52利用其径向外侧紧贴在保持段62的径向内侧上并由该保持段保持。
[0125]此外，泵10具有止推轴承64，它可旋转地止挡转子16并限制定子和转子16彼此相对的径向运动，这种运动例如由作用于泵10的冲击或泵10运行期间出现的振动产生。由此防止两个柱46、50的环48、52因这种径向的相对运动相互接触而损坏永久磁铁44。
[0126]止推轴承64包括设置在永磁轴承44的内部、为球轴承的滚动轴承66，它将支承段66与用以止挡使的止推套68可旋转连接。转子16具有延伸到止推套68内的轴颈段70。止推套68与轴颈段70之间在泵10的静止状态下或同步运行时形成覆盖整个旋转角的间隙72，使得止推套68和轴颈段70在这种状态下不接触且转子16与球轴承66分离。只有在转子16径向偏移的时候，止推轴承68和轴颈段70才接触，使得转子16与球轴承66产生咬合且球轴承66与止推套68止挡转子16，防止磁环柱46、50碰撞。为此，间隙72可以具有小于间隙54的径向间隙宽度。因为是通过球轴承66形成的止挡实现转子16的旋转相对运动，所以避免了止推轴承64咬合时转子16的断续制动。球轴承66为不润滑的球轴承66，从而避免了由泵10产生的真空受到球轴承66的污染。
[0127]正如图2和3所示，旋转轴30在理想情况下精确地分布在泵10的轴向上。因此旋转轴30在理想情况下一定程度上与真空泵10分布在轴向上的附图轴线重合。永磁轴承44的功能以由定子环48和转子环52产生的彼此相反的磁场及由此于定子环48与转子环52之间在径向上定向产生的磁性推斥力为基础。这种径向磁性推斥力形式的支承力沿径向将转子16相对于定子可旋转地支承，但这种力在正常情况下并非精确地旋转对称设置，从使得旋转轴30在正常情况下不是准确地在轴向上分布，而是与其至少有略微倾斜。
[0128]此外，转子16相对于旋转轴30不正常的旋转对称所形成的质量分布导致不平衡，这种不平衡在转子16旋转的情况下例如产生振动，损坏转子14、增加泵10的磨损 ，对其运行安全性产生不利影响和/或降低泵10的最大允许转速。与不平衡相关的是主惯性轴线(参照图8和9中的主惯性轴线)，它在转子16不平衡的情况下与旋转轴30产生偏差。
[0129]依据本发明方法的一种优选的实施例，特别是测量磁性轴承14的平面E3上转子6的不平衡。随后根据所测量的不平衡情况移动并调节旋转轴30的位置，以减少或优选至少尽可能消除不平衡。为此将旋转轴30移至转子16剩余不平衡量最小的最佳位置。因此通过移动并调节转子的位置或通过将旋转轴移至最佳位置实现转子不平衡的最小化。此外在最佳位置上，旋转轴30在磁性轴承平面E3上可以尽可能地与转子16的主惯性轴线80重入口 ο
[0130]旋转轴30位置的移动并调节在此方面可以如下进行。图3中示出定子磁环48和转子磁环52的多个区域74，通过利用激光器的照射将这些区域加热使得这些区域的温度达到磁环48、52的材料被消磁的温度，进而由这些区域74产生的永磁通量或剩磁减少且永磁轴承44通过磁场产生的支承力在相应的局部区域内被削弱。区域74具有一种结构，借助这种结构进行的加热过程从一定的变化程度起，可以通过肉眼从磁环48、52看出来。此夕卜，磁铁的事后磁化变化也可以通过在近场内的磁场测量得到证明。
[0131]此外，图3通过磁环48、52的虚线区域表示，通过例如像切削材料之类的去除方法的机加工步骤可以从磁环48、52上去除材料，以便按照这种方式削弱相应区域内由磁性轴承44产生的支承力。材料的去除在此方面例如可以仅在每个环48、52的部分角区进行，例如通过45°到90°之间的角区进行。去除的区域在轴向上观察例如可以具有镰刀形状。这种机加工和材料去除可以清楚地在磁环48、52的表面上产生相应的加工轨迹，例如以相应的磨削、钻孔、铣削或车削轨迹的形式看到。区域76在图3中出于观察的原因过于粗略示出。
[0132]区域74和76分别设置在转子侧的轴承部分50和定子侧的轴承部分46与间隙54相邻且彼此相对的表面上，也就是设置在转子侧的轴承部分50或转子环52的径向内表面上及定子侧轴承部分46或定子环48的径向外表面上。
[0133]此外，转子侧的轴承部分50具有图3中斜线所示的区域77，在这些区域内，转子侧轴承部分50的永磁特性可以以前面参照区域74、76介绍的方式通过去除材料或消磁加以改变。区域77设置在转子侧轴承部分50的径向外表面上并因此设置在远离定子侧轴承部分46的表面上，而且区域77内的变化改变磁性轴承44的散射场和特别是避免真空泵10运行时的干扰交变场或减少该交变场。区域77内的变化也可以以相应的特征表明，类似于区域74、76影响平面E3上旋转轴30的支点。
[0134]通过前面所介绍的在区域74、76、77内进行的热处理和/或机加工，可以局部有针对性地且灵活地调整由磁性轴承44产生的支承力和/或产生的散射场，使旋转轴30特别是在磁性轴承44的平面E3上从其本来的位置中移开，且与此同时在平面E3的区域内尽可能与主惯性轴线(参见图8和9中移动并调节的旋转轴30’的位置)重合或尽可能接近主惯性轴线，直至使得整个转子的剩余不平衡最小。
[0135]因为移动并调节后剩余的不平衡达到了最小，所以转子16至少在平面E3上可以基本上无不平衡地旋转。转子16因此在平面E3上可以得到实际上的平衡。
[0136]图4的轴向截面图用于说明平衡平面E1、E2和E3的位置，在这些互相有距离的平面上，转子16得到平衡。根据特征，该方法也可以用于两个以上的平衡平面上。平衡平面E3处于磁环柱46、50的区域内并垂直于图4中与旋转轴30重合的泵的图轴线。
[0137]平衡平面E2平行于平衡平面E3并几乎处于永磁轴承44与球轴承42之间的中间。平衡平面E2 —般情况下被选择，以使转子16的旋转点S (参见图8)处于平衡平面E2上或至少处于平衡平面E2的附近。平衡平面El平行于平衡平面E2且E3处于球轴承42或驱动单元40的区域内。
[0138]正如前面已经提到的那样，根据所测量的不平衡情况移动并调节旋转轴30的位置转子16达到平衡。在此方面，不平衡得到减少和优选由此实现最小化，即将旋转轴移至转子的剩余不平衡最小化的最佳位置。
[0139]在此方面，在移动并调节不平衡之前，借助平衡算法和最好在根据所测量的不平衡情况下计算旋转轴的最佳位置。
[0140]在其最佳位置上，旋转轴30至少在平面E3上与主惯性轴线80至少接近重合。图5 - 7的径向截面图以及图8和9的轴向截面图用于详细说明。在此方面，图5 - 7示出在平面E3上永磁轴承44的一个径向截面，其中，示出所属的定子环和转子环32、38。
[0141]图8和9相反示出轴向截面，其中，旋转轴在平衡之前采用附图符号30标注，在其移动并调节之后，也就是平衡之后采用附图符号30’标注。主惯性轴线80同样在图8和9中示出。出于简化的原因，在图8和9中，旋转轴30在平衡之前分布在轴向上，也就是说，在图8和9中出于简化图示的原因，旋转轴30与泵10的图轴线重合，即使它如前面详细介绍的那样，由于磁性轴承力正常情况下略微不对称的分布而与其略有倾斜。
[0142]图5 - 7中所示的坐标系固定于具有泵10和定子环32的实验室系统。转子16的旋转轴30与平面E3法旋转点下面标注旋转点R。被移动并调节旋转轴30’的旋转点相反地，标注为旋转点R’。平面E3与相当于泵10的几何中轴线的图轴线的交点标注为图轴线点F，主惯性轴线80与平面E3的交点标注为主惯性轴线点H。
[0143]正如图5、8和9所示，在转子16不平衡的状态下，主惯性轴线80与转子的旋转轴30出现偏差，从而旋转点R和主惯性轴线点H不重合。此外，主要是由于正常情况下永磁轴承44内无缺陷的对称磁场分布，旋转轴30与图轴线出现偏差，从而图轴线点F和旋转点R彼此相间隔，如图5所示。
[0144]为平衡转子16，测量其在磁性轴承平面E3上的不平衡并确定主惯性轴线80的位置或确定至少主惯性轴线点H的位置，特别是借助所测量的不平衡来实现。平面E3上主惯性轴线点H的位置因此已知。此外，旋转轴30的位置或至少旋转点R的位置在平衡之前确定。旋转点R的位置同样已知(参见图5)。
[0145]然后依据本发明方法的一种方案，按照量和方向确定旋转点R的位置与主惯性轴线点H的偏差Λ P，正如图6中以从R到H的箭头形式所示。
[0146]偏差△ P可以被作为旋转点R所需移动的程度来考虑，以便使其与主惯性轴线点H重合(参见图6和7)。由此使旋转轴30’与主惯性轴线80至少在磁性轴承平面Ε3的区域内重合并使存在的不平衡由此至少接近最小化。实践中的情况表明，偏差△ P正常情况下为几毫米，也就是说，轴30’、轴线80与本来旋转轴的偏差过大，如图示所说明的。
[0147]通过前面介绍的将旋转轴30、30’与主惯性轴线80在平面E3上平衡以使转子16平衡的方法，但转子16并非沿其整个轴向长度平衡。确切地说，正常情况下至少还需要在平面E2上平衡，该平面通过处于主惯性轴线80上的重心S或至少通过重心S的附近。在此方面，可以测量转子16特别是在平面E2上的不平衡并通过从转子16去除材料，特别是在平面E2上或至少在平面E2的附近得到平衡。在此方面，优选借助强聚焦和高强度的激光辐射去除材料，而且是在转子16旋转期间。
[0148]这一点特别是可以通过未示出的激光系统来实现，该系统具有至少一个用于发射激光辐射的激光器和激光器的控制装置。控制装置在此方面可以这样构成，以使其可以检测旋转转子16的角位置且以这样的方式控制激光器，使该激光器根据角位置发射激光辐射。由此可以一定程度上在转子16所希望的角位置上以点状从转子16去除材料，在转子16的旋转期间。转子16因此可以通过去除材料得到平衡。
[0149]图8中所示与旋转轴30重合的图轴线与重心S之间的距离为e，代表在与所述动态不平衡成比例的角度ε期间，转子的所谓静态不平衡的程度。通过移动并调节旋转轴30，以使其占据旋转轴30’的位置，被移动并调节的距离e’和被移动并调节的角度ε’变小，如图9所示。与通过去除材料使转子 在平面Ε2上平衡相互组合，转子16因此以高精度在平面Ε3和Ε2上得到平衡。
[0150]依据本发明的方法另一种方案，借助所测量的不平衡可以确定旋转轴30的位置和/或主惯性轴线80的位置和/或主惯性轴线点H的位置。在此基础上，可以借助平衡算法确定所需的激光辐射，特别是辐射单位的数量、激光入射剂量和/或磁性轴承所要加热区域的位置。
[0151]这一点可以以现有技术中所公开的平衡方法类似的方式凭经验进行，其中通过所谓的影响系数测定转子对所拧入的试样重量的反应，并作为平衡过程的参考使用。影响系数在此方面说明转子对配重的态度。相应的过程用于确定激光辐射，其中，激光影响系数是通过向磁性轴承内射入测试激光剂量来测定。使用按照这种方式测定的影响系数，以便减少或补偿一定的不平衡状态。所收集的通过激光辐射产生的不平衡变化的数据量越大，为转子类型测定的激光影响系数就可以越准确。
[0152]平衡算法因此可以使用凭经验获取的激光影响系数，以便计算需要的激光辐射，也就是说，特别是辐射单位的数量、激光入射剂量和/或转子上或定子上永久磁铁所要照射区域的位置。通过控制激光器，然后可以借助所计算的激光辐射来控制激光器，以所计算的方式对所要照射的区域进行激光辐射，以便将旋转轴移动并调节到所计算的最佳位置内并由此使转子的不平衡最小化或甚至可以消除。
[0153]图10所示用于说明借助激光辐射也可以产生磁性力矩。在所示的磁性轴承44中，在转子侧磁环柱50的最上面的环内，借助激光辐射对区域74消磁。通过由此引起削弱，产生一种向左定向的力Fl。以相应的方式在定子侧磁环柱46的最下面的环内通过借助激光辐射的对区域74消磁，由此产生一种向右定向的力F2。两种力Fl和F2在磁性轴承44内产生一种合成的力矩Μ,该力矩例如可以用于补偿磁性轴承内已经存在的磁性力矩和/或用于减少动态不平衡。
【主权项】
1.一种用于平衡真空泵(10)特别是涡轮分子泵转子(16)或真空泵(10)，特别是平衡涡轮分子泵旋转单元(26)转子的方法，其中，转子(16)借助至少一个磁性轴承(44)特别是永磁轴承，相对于真空泵(10)或旋转单元(26)的定子，以环绕旋转轴(30、30’)可旋转地被支承，其中，该方法包括以下步骤:测量特别是磁性轴承(44)平面(E3)上转子(16)的不平衡，并根据不平衡的情况移动并调节旋转轴(30、30’)的位置。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，旋转轴(30、30’)的位置被移动并调节，以使旋转轴(30、30’)至少在磁性轴承平面(E3)上与转子(16)的主惯性轴线(80)至少接近重合，和/或旋转轴(30、30’)的位置被移动并调节，以使不平衡得到减少，其中，优选为将旋转轴移至使转子(16)的剩余不平衡达到最小化的最佳位置。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，特别是借助平衡算法确定转子(16)不平衡最小化时旋转轴的最佳位置并随后将旋转轴(30、30’)移至最佳位置，和/或根据旋转轴(30、30’)位置和/或主惯性轴线(80)位置的情况，通过特别是通过在其形状和/或其材料专有的磁性特性方面改变磁性轴承(44)，特别是在磁性轴承平面(E3)上移动并调节旋转轴(30、30，)的位置。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据旋转轴(30、30’)的位置与主惯性轴线(80)的位置偏差(ΛΡ)的情况，特别是在形状和/或材料专有的磁性特性方面改变磁性轴承(44)，其中，优选地，偏差(Λ P)按照量和方向确定。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，为移动并调节旋转轴(30、30’)的位置，从磁性轴承(44)的至少一个永久磁铁(48、52)上去除材料，特别是最好通过从磨削、钻孔、铣削和车削组中选取的切削方法来去除材料。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，为移动并调节旋转轴(30、30’)的位置，磁性轴承(44)的至少一个永久磁铁(48、52)至少在一个区域(74)内至少部分被消磁。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，该区域(74)通过加热，以达到高于能够使至少部分永久磁铁(48、52)持续失去其磁性特性的温度而实现消磁，和/或该区域(74)通过利用激光辐射的照射加热。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在移动并调节之前确定特别是磁性轴承平面(E3)上旋转轴(30、30’)的位置和/或主惯性轴线(80)的位置，其中，优选地，主惯性轴线(80)的位置根据所测量的不平衡情况来确定。9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在该方法中，测量至少一个平面(E2)上，特别是测量磁性轴承(44)平面(E3)外的平面(E2)上转子(16)的不平衡，不平衡是通过特别是通过在磁性轴承平面(E3)外的平面(E2)上切除转子(16)的材料和/或通过加入特别是拧入至少一个配重而至少接近消除，其中，优选地，材料借助激光辐射切除，特别是在转子(16)旋转期间，最好是在不平衡测量期间或过程中。10.真空泵(10)特别是涡轮分子泵，或真空泵(10)的特别是涡轮分子泵的旋转单元(26)，具有转子(16)，该转子借助至少一个磁性轴承(44)特别是永磁轴承，相对于真空泵(10)或旋转单元(26)的定子，以环绕旋转轴(30、30’)可旋转地被支承，其中，旋转轴(30、30’)的位置被移动并调节，以使旋转轴(30、30’)至少在磁性轴承的平面(E3)上与转子(16)的主惯性轴线(80)至少接近重合。11.根据权利要求10所述的真空泵，其特征在于，从磁性轴承(44)特别是从至少一个转子环(52)和/或至少一个定子环(48)去除材料，和/或将磁性轴承(44)特别是具有永磁材料的至少一个转子环(52)和/或至少一个定子环(48)至少在一个区域(74)内，加热到高于使至少部分磁性轴承(44)持续失去其磁性特性的温度上，和/或在轴承(44)的转子侧部分(50)特别是至少一个转子环(52)和/或轴承(44)的至少一个定子侧部分(46)，特别是至少一个定子环(48)的区域内改变其形状和/或材料专有的磁性特性，该区域形成于各自朝向轴承(44)的其他部分(46、50)的表面上，和/或在轴承(44)的转子侧部分(50)特别是至少一个转子环的区域内改变其形状和/或材料专有的磁性特性，该区域形成于轴承(44)的定子侧部分(46)朝外的表面上。12.根据权利要求10或11之一所述的真空泵(10)，其特征在于，在至少一个平面(E2)上特别是在磁性轴承的平面(E3)外的平面(E2)上，转子(16)的不平衡是通过加入特别是通过拧入至少一个配重和/或通过切除转子(16)的材料至少接近消除。13.一种用于平衡真空泵(10)或真空泵(10)旋转单元(26)转子(16)的装置，该装置是为实施如权利要求1 - 14之一所述的方法而设立和构成。14.一种用于平衡或定中真空泵特别是涡轮分子泵的电动机转子的方法，其中，转子相对于电动机的定子可旋转地被支承，并具有至少一个永久磁铁，永久磁铁的形状和/或材料专有特性被改变，以使转子的不平衡得到减少特别是最小化。15.一种真空泵，特别是涡轮分子泵，或真空泵的特别是涡轮分子泵的旋转单元，其具有带转子的电动机，该转子相对于电动机的定子可旋转地被支承，其中，转子具有至少一个永久磁铁，永久磁铁的形状和/或材料专有特性被改变，以使转子的不平衡得到减少特别是最小化。
【专利摘要】本发明公开一种用于平衡真空泵转子或真空泵旋转单元转子的方法，其中，转子借助至少一个磁性轴承特别是永磁轴承，相对于真空泵或旋转单元的定子，以环绕旋转轴可旋转地被支承，其中，该方法包括以下步骤：测量特别是测量磁性轴承平面上转子的不平衡，并根据不平衡的情况移动并调节旋转轴的位置。
【IPC分类】G01M1/38, F04D29/058, F04D27/00, F04D29/66
【公开号】CN104895850
【申请号】CN201510100558
【发明人】艾德里安·维尔特, 安德里亚斯·里普尔
【申请人】普发真空有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年3月6日
【公告号】DE102014103060A1, EP2916009A2
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于平衡真空泵，特别是涡轮分子泵转子或真空泵，特别是涡轮分子泵旋转单元转子的方法，其中，转子借助至少一个磁性轴承特别是永磁轴承，相对于真空泵或旋转单元的定子，以环绕旋转轴可旋转地被支承。
【背景技术】
[0002]真空泵在真空技术领域发挥着重要作用，并在极其不同的技术应用中用于吸入特别是吸入气态的介质，及用于空腔的抽真空。在此方面，此外使用涡轮分子泵，这种泵在分子的也就是在非粘性的范围内工作并适用于产生纯度非常高的真空。涡轮分子泵通常包括一个旋转单元，其由定子和可相对于定子旋转的转子组成，其中，为产生高纯度的真空通常以非常高的转速对转子进行旋转驱动。
[0003]在这种非常高的转速下，特别重要的是使转子相对于定子尽可能无摩擦地被支承。这种支承通常通过两个轴承实现，包括一个设置在吸入口也就是泵的高真空侧区域内的轴承和一个设置在排气口也就是泵的所谓初真空侧附近的轴承。因为高真空侧上所具有的轴承与所要抽真空的体积连通，所以该轴承必须尽可能无污染，以防止所要抽真空的体积或里面所含有的介质受到污染，特别是受到润滑油的污染。
[0004]为满足尽可能无摩擦和同时无污染支承的要求，公知的高真空侧上所具有的轴承为磁性轴承且特别是永磁轴承，该轴承例如可以包括一个安装在定子上的磁环柱和一个安装在转子上的磁环柱，这两个磁环柱交错设置并通过其相互的磁推斥保证在径向上可旋转地被支承。
[0005]在制造真空泵或旋转单元时，转子一般具有不平衡，这种不平衡不仅会引起振动，而且还会导致转子或轴承和/或定子损坏。转子因此必须保持平衡，然后才能按规定使用真空泵或旋转单元。
【发明内容】
[0006]本发明的目的因此在于提供一种用于平衡真空泵转子或真空泵旋转单元转子的方法，借助该方法可以尽可能完全消除转子的不平衡。本发明此外的目的在于提供一种真空泵特别是涡轮分子泵，或真空泵的特别是涡轮分子泵的旋转单元，其中转子尽可能完全保持平衡。
[0007]该目的通过具有权利要求1所述特征的方法或通过具有权利要求15所述特征的真空泵或真空泵的旋转单元得以实现。本发明优选的实施方式和进一步构成在从属权利要求中予以说明。
[0008]依据本发明，公开一种用于平衡真空泵转子或真空泵旋转单元转子的方法，其中，转子借助至少一个磁性轴承特别是永磁轴承，相对于真空泵或旋转单元的定子，以环绕旋转轴可旋转地被支承，其中，该方法包括以下步骤:测量特别是磁性轴承平面上转子的不平衡，并在取决于不平衡的情况下移动并调节旋转轴的位置，以便使转子保持平衡。
[0009]本发明因此基于这种思路，即通过移动并调节旋转轴的位置使转子保持平衡。与现有技术中所公开的使用可以改变转子上质量分布的配重相反，因此，依据本发明的平衡方法是一种设想不同的平衡方法，因为正如提到的那样，本发明基于这种思路，即通过移动并调节转子旋转轴的位置使其保持平衡。
[0010]依据本发明的方法优点特别是，转子至少在磁性轴承的平面上通过移动并调节旋转轴的位置可以保持平衡。因此至少在磁性轴承平面的区域内，可以省去在现有技术中所公开的平衡方法中使用的平衡螺栓。由此也消除了作用于转子的内在力，这种内在力是平衡螺栓在转子高速旋转的情况下，由于离心力而施加到转子上。特别是在转子高速旋转的情况下，这种离心力也会导致转子的损坏。因为在依据本发明的平衡方法中不需要平衡螺栓，所以因此可以提高转子或真空泵或旋转单元的耐久性。因此达到提高质量的目的。
[0011]优选旋转轴的位置被移动并调节，以使旋转轴至少在磁性轴承平面上与转子的主惯性轴线至少接近重合。因此，转子在平衡后至少在磁性轴承平面上基本上环绕其主惯性轴线旋转并因此-至少在磁性轴承平面上-尽可能无不平衡运转。
[0012]旋转轴的本来位置，也就是移动并调节旋转轴之前的位置，从转子和定子在磁性轴承内的相互支承中产生，特别是也由于通过磁性轴承施加的支承力或由磁性轴承的定子侧部分和/或转子侧部分各自产生的磁场分布正常情况下没有损坏的旋转对称的分布。旋转轴的本来位置正常情况下与磁性轴承平面的区域内主惯性轴线的位置存在偏差，从而转子本来，也就是在平衡之前具有不平衡。
[0013]作为转子的主惯性轴线在此方面是指那种惯性轴线，即它基本上在转子纵轴线的方向上延伸和与此同时通过转子的旋转点分布。转子的不平衡可以通过这样移动并调节旋转轴的位置至少尽可能消除，即旋转轴至少在磁性轴承平面的区域内至少尽可能与主惯性轴线重合。
[0014]具有优点的是，旋转轴的位置这样移动并调节，使不平衡得到减少，其中，优选旋转轴进入转子的剩余不平衡最小化的最佳位置。转子因此可以这样移动并调节，使其得到最佳平衡并使可能残留的剩余不平衡最小化。在此方面，最佳位置相当于那个位置，即至少在磁性轴承平面的区域内旋转轴与转子的主惯性轴线基本上重合。
[0015]按照依据本发明的方法一种优选构成，特别是借助平衡算法确定转子不平衡最小化的旋转轴的最佳位置并随后将旋转轴送入最佳位置。通过将转子旋转轴的位置移动并调节到最佳位置内，因此可以使转子本来的不平衡最小化或可能甚至消除。
[0016]优选在取决于旋转轴位置和/或主惯性轴线位置的情况下，通过特别是在其形状和/或其材料专有的永磁特性方面改变磁性轴承，在磁性轴承平面上移动并调节旋转轴的位置。
[0017]通过改变磁性轴承的形状，例如通过去除磁性轴承的材料，可以改变磁性轴承的定子侧部分与转子侧部分之间的磁场分布并因此移动并调节旋转轴的位置。磁性轴承材料专有的磁性特性例如可以通过永磁轴承的至少局部消磁达到。特别是通过局部消磁可以得到控制的方式改变磁性轴承的定子侧部分与转子侧部分之间的磁场分布并以所希望的方式移动并调节转子旋转轴的位置。局部消磁在此方面也仅指部分消磁，也就是一种类型的磁化减少。
[0018]磁性轴承可以在取决于旋转轴的位置与主惯性轴线的位置偏差的情况下改变，特别是在其形状和/或其材料专有的磁性特性方面。
[0019]为移动并调节旋转轴的位置，可以确定磁性轴承平面的区域内旋转轴位置与主惯性轴线位置的偏差。借助这样确定的偏差，然后可以测定必须如何改变磁性轴承，例如在其通过去除材料的形状方面和/或在其材料专有的磁性特性方面，也就是例如通过局部消磁，以便这样移动并调节旋转轴，使其在磁性轴承平面上至少接近与转子的主惯性轴线重合或使其进入剩余不平衡最小化或在理想情况下甚至完全消除的最佳位置。
[0020]最好偏差按照量和方向确定。借助旋转轴的位置与主惯性轴线的位置按照量和方向确定的偏差，可以比较简单地测定必须如何在其形状和/或在其材料专有的永磁特性方面改变磁性轴承，以便使旋转轴在磁性轴承平面的区域内尽可能与主惯性轴线重合或使旋转轴进入最佳位置。
[0021]为移动并调节旋转轴的位置，优选从磁性轴承的至少一个永久磁铁上去除材料，特别是通过最好从磨削、钻孔、铣削和车削组中选取的切削方法。
[0022]通过从永磁轴承有针对性地去除材料，可以简单方式有针对性地改变磁性轴承的转子侧部分与定子侧部分之间的磁场分布并以所希望的方式移动并调节旋转轴的位置。
[0023]按照本发明一种优选的进一步构成，为移动并调节旋转轴的位置，磁性轴承的至少一个永久磁铁至少在一个区域内至少部分消磁。
[0024]通过永磁轴承的局部至少部分消磁，同样可以改变磁性轴承的定子侧部分与转子侧部分之间的磁场分布并因此移动并调节旋转轴相对于主惯性轴线的位置。
[0025]通过永磁轴承的局部至少部分消磁，此外可以影响磁性轴承内的转矩，其中，优选借助转矩可以减少或补偿已经存在的力矩和/或动态不平衡。
[0026]具有优点的是，该区域通过加热到高于永久磁铁至少部分持续失去其磁性特性的温度消磁。按照这种方式，可以特别简单地达到永久磁铁区域内部分消磁的目的。
[0027]磁性轴承的改变在此方面原则上在磁性轴承的转子侧部分上、在磁性轴承的定子侧部分上或既在磁性轴承的转子侧部分上 ，也在定子侧部分上进行。
[0028]按照依据本发明的方法一种优选的构成，该区域通过利用激光辐射的照射加热。
[0029]在使用激光辐射时，可以特别是有针对性地调整和准确控制加热的局部分布和温度，从而可以达到特别精确移动并调节旋转轴位置的目的。旋转轴的位置因此可以利用激光辐射局部照射磁性轴承的定子侧和/或转子侧部分进行移动并调节，从而可以将旋转轴有针对性地送入所希望的位置。
[0030]为确定激光辐射，特别是在磁性轴承所要加热区域的辐射单位、辐射剂量和/或位置的数量方面，可以按照常用的平衡方法中那样进行，其中通过所谓的影响系数测定转子对拧入的试样重量的反应并作为平衡过程的参考使用。影响系数可以说明转子对配重的表现。这种做法的优点是，不存在转子动力学的物理模型。测试配重的影响与转子相关反应之间的联系可以以影响系数的形式说明并在实践中大多根据经验测定。
[0031]相应的做法可以用于确定激光辐射。在此方面，激光影响系数可以通过向磁性轴承内射入测试激光剂量测定。然后可以使用按照这种方式测定的影响系数，以补偿一定的不平衡状态。所收集的通过激光辐射产生的不平衡变化的数据量越大，可以越精确地测定激光影响系数的数值。不言而喻，可以单独根据经验为每种转子类型测定这种激光影响系数。
[0032]最好使用平衡算法，其中影响系数不说明拧入的重量，而是涉及激光辐射。优选这是一种自学习的平衡算法，它自主，特别是进化以学会和优化转子对完成的激光辐射特别是对与平衡状态相关的反应，并在下个所要平衡的转子上使用以及将该转子利用所取得的反应重新优化。
[0033]磁性轴承平面上旋转轴的位置和/或主惯性轴线的位置可以在移动并调节之前确定。旋转轴的位置或主惯性轴线的位置可以进行测量和/或借助所测量的不平衡确定。
[0034]为移动并调节旋转轴的位置，磁场轴承特别是作为对前面所称措施的附加，可以具有电补偿磁铁，可以对磁性轴承的永久磁铁有针对性的堆叠或选取，可以对磁性轴承和/或磁性轴承的一个或多个磁环的几何形状再定向，和/或可以将磁性材料特别是软磁材料局部设置在磁性轴承内或磁性轴承上。
[0035]此外，在实际的转子方面，主惯性轴线可以取决于转速，因为例如转子叶片在离心力作用下不均匀地扭曲并由此产生的不平衡状态是动态的。实际上这种效应借助根据平衡转速的影响系数来考虑。依据本发明的方法在可应用性中不排除这种动态的转子。
[0036]依据本发明的方法作为独立发明要求的另一种优选实施例，测量至少一个平面上，特别是磁性轴承平面外的平面上转子的不平衡，不平衡是通过特别是通过在磁性轴承平面外的平面上切除转子的材料，和/或通过加入特别是通过拧入至少一个配重至少接近消除。通过切除材料或烧蚀材料，可以按照简单方式减少或有可能甚至完全消除转子的不平衡。
[0037]优选地，材料借助激光辐射切除。由此可以按照简单方式进行局部的材料烧蚀。
[0038]特别优选地，材料的切除在转子旋转期间，特别是在不平衡测量期间或过程中进行。例如为测量处于旋转中转子的不平衡，因此不必为切除材料而停止运转。因此可以缩短使磁性轴承平面外的平面上的转子平衡所需的持续时间。
[0039]在转子旋转的情况下，烧蚀优选借助高强度的脉冲激光辐射进行，因为因此可以在短时间内实现转子材料的局部切除。
[0040]转子的不平衡也可以以本身公知的方式通过拧入特别小的配重而减少或消除。例如，在完成烧蚀后仍存在的剩余不平衡可以利用配重进一步减少或有可能甚至完全消除。
[0041]借助激光辐射在磁铁上，特别是驱动磁铁上，也可以补偿不同强度的磁极振幅和/或磁极几何形状。类似于磁性轴承的磁场不均匀性的作用，磁铁内在的对称干扰也可以向转子施加周期性励磁的力，这些力以相同的方式提高振动水平并导致更强的轴承负荷。这种力同样可以借助激光辐射减少或消除。
[0042]优选地，依据本发明的方法在涡轮分子泵上或在涡轮分子泵的旋转单元上实施。
[0043]本发明还涉及一种依据本发明的方法可以获得的或可以买到的真空泵，特别是涡轮分子泵，或真空泵的特别是涡轮分子泵的旋转单元。
[0044]本发明此外涉及一种真空泵，特别是涡轮分子泵，或真空泵的，特别是涡轮分子泵的旋转单元，包括转子，该转子借助至少一个磁性轴承特别是永磁轴承，相对于真空泵或旋转单元的定子，以环绕旋转轴可旋转地被支承，而且其中旋转轴被移动并调节，以使旋转轴的不平衡减少特别是最小化，和/或使其至少在磁性轴承的平面上与转子的主惯性轴线至少接近重合。
[0045]优选地，从磁性轴承特别是从至少一个转子环和/或至少一个定子环去除材料和/或磁性轴承，特别是具有永磁材料的至少一个转子环和/或至少一个定子环至少在一个区域内，加热到高于使至少部分磁性轴承持续失去其磁性特性的温度上。
[0046]最好在轴承的转子侧部分，特别是至少一个转子环和/或轴承的至少一个定子侧部分，特别是至少一个定子环的区域内改变形状和/或材料专有的磁性特性，其中，该区域形成于各自朝向轴承的其他部分的表面上。由此可以达到有效改变磁性轴承的转子侧部分与定子侧部分之间的磁场或磁场分布的目的，从而可以移动并调节旋转轴的位置，以使其至少接近与磁性轴承平面上的主惯性轴线重合和/或转子具有得到减少的优选最小化的不平衡。此外，表面区域可以比较简单地接近，以便例如借助切削方法切除该区域或借助激光辐射通过加热至少部分消磁。
[0047]形状和/或材料专有的永磁特性可以在磁性轴承的转子侧部分，特别是至少一个转子环的区域内改变，该区域形成于轴承的定子侧部分朝外的表面上。按照这种方式，同样可以达到改变磁性轴承的转子侧部分与定子侧部分之间的磁场或磁场分布的目的，以便于以所希望的方式移动并调节旋转轴。
[0048]按照依据本发明的真空泵，特别是涡轮分子泵，或真空泵的，特别是涡轮分子泵的旋转单元各自也可作为独立发明要求的一种优选方案，至少一个平面上，特别是在磁性轴承的平面外的平面上转子的不平衡是通过加入特别是通过拧入至少一个配重和/或通过切除转子的材料，特别是通过借助激光辐射的烧蚀至少接近消除。
[0049]本发明此外涉及一种用于平衡真空泵或真空泵旋转单元转子的装置，该装置是为实施依据本发明用于平衡转子的方法而设立和构成。在此方面，依据本发明的平衡装置可以具有用于实施依据本发明的方法步骤的器件。
[0050]本发明此外涉及一种用于平衡或定中真空泵，特别是涡轮分子泵的电动机转子的方法，其中，转子具有至少一个永久磁铁并相对于电动机的定子可旋转地被支承，以及其中永久磁铁的形状和/或材料专有特性被改变，以使转子的不平衡和/或偏心率得到减少，特别是最小化。
[0051]转子不平衡和/或偏心率的减少或最小化在此方面，正如前面参照用于平衡真空泵转子的方法所介绍的那样，通过转子的旋转轴借助改变永磁轴承的形状和/或材料专有的特性产生的移动并调节实现。
[0052]最好测量转子的不平衡和/或偏心率。不平衡和/或偏心率特别是根据所测量的不平衡和/或偏心率的情况，通过移动并调节转子的旋转轴得到减少或最小化。在此方面，旋转轴的移动并调节采用与前面对用于平衡真空泵转子的方法所述相应的方式，通过改变电动机转子永久磁铁的形状和/或材料专有的特性进行。
[0053]最好电动机转子的旋转轴至少接近与转子的主惯性轴线重合。特别是可以在移动并调节旋转轴之前测定旋转轴的位置和/或主惯性轴线的位置。
[0054]优选根据本来的不平衡或偏心率状态的情况，改变永久磁铁的形状和/或材料专有的磁性特性，以便由此这样改变由转子产生的磁场，使不平衡和/或偏心率得到减少或最小化。
[0055]永久磁铁的形状最好通过从永久磁铁去除材料加以改变。这一点最好特别是可以借助从磨削、钻孔、铣削和车削组中选取的切削方法来实施。
[0056]永久磁铁材料专有的磁性特性可以通过将永久磁铁在至少一个区域内消磁加以改变。消磁在此方面可以采用与前面参照用于平衡真空泵转子的方法所介绍的相同方式借助激光器进行。
[0057]本发明此外涉及一种真 空泵，特别是涡轮分子泵，或真空泵的，特别是涡轮分子泵的旋转单元，其具有带转子的电动机，该转子相对于电动机的定子可旋转地被支承，其中，转子具有至少一个永久磁铁，其形状和/或材料专有特性被改变，以使转子的不平衡和/或偏心率得到减少，特别是最小化。
[0058]优选永久磁铁的形状和/或材料专有的磁性特性从转子本来的不平衡或偏心率状态出发加以改变。
【附图说明】
[0059]下面举例借助附图对本发明的优选实施方式进行说明。其中各自以示意图示出:
[0060]图1示出了真空泵的透视图；
[0061]图2示出了图1所示真空泵的轴向剖面；
[0062]图3示出了图1和图2所示真空泵的磁性轴承剖面详图；
[0063]图4示出了图1真空泵的轴向截面图，用于描述平衡平面El、E2和E3的举例位置；
[0064]图5示出了磁性轴承的平面E3上图1真空泵的转子和定子的径向截面图；
[0065]图6示出了磁性轴承的平面E3上图1真空泵的转子和定子的另一径向截面图；
[0066]图7示出了磁性轴承的平面E3上图1真空泵的转子和定子的另一轴向截面图；
[0067]图8示出了图1真空泵的另一轴向截面图；
[0068]图9示出了图1真空泵的另一径向截面图；以及
[0069]图10示出了图1和2所示真空泵磁性轴承的另一剖面图。
[0070]主要元件符号说明
[0071]10真空泵
[0072]14外壳
[0073]16转子
[0074]18吸入法兰
[0075]20吸入口
[0076]22初真空法兰
[0077]24排气口
[0078]26旋转单元
[0079]28下部
[0080]30、30’ 旋转轴
[0081]32定子盘
[0082]34隔离件
[0083]36转子轴
[0084]38转子盘
[0085]40驱动单元
[0086]42球轴承
[0087]44永磁轴承
[0088]46定子侧的磁环柱
[0089]48定子侧的磁环
[0090]50转子侧的磁环柱
[0091]52转子侧的磁环
[0092]54间隙
[0093]56支架段
[0094]58横梁
[0095]60、62保持段
[0096]64止推轴承
[0097]66球轴承
[0098]68止推套
[0099]70轴颈段
[0100]72间隙
[0101]74、76、77 区域
[0102]80主惯性轴线
[0103]82图轴线
[0104]R、R’支点
[0105]F图轴线点
[0106]H主惯性轴线点
[0107]e、e’距离
[0108]ε、ε’角度
[0109]S旋转点
[0110]Ε1、Ε2、Ε3 平衡平面
[0111]Δ P偏差
[0112]M转矩
[0113]F1、F2力
【具体实施方式】
[0114]图1所示为涡轮分子泵构成的真空泵10，其包括具有一部分多体泵壳14的定子以及相对于定子可旋转驱动且被定子支承的转子16。真空泵10在其高真空侧上包括由吸入法兰18环绕的吸入口 20，用于与所要抽真空的体积连通并包括设置在真空泵10初真空侧区域内、由初真空法兰22环绕的排气口 24，用于与初真空连接。
[0115]定子和转子16共同形成真空泵10的旋转单元26，该旋转单元与泵10的基段或下部28可分开地连接。
[0116]图2示出图1的真空泵10沿其旋转轴30部分剖面的视图。定子包括多个定子盘32，它们设置在外壳14内并通过隔离件34彼此保持在确定的距离内。
[0117]转子16包括携带多个转子盘38的转子轴36，其中，每一个转子盘38设置在两个定子盘32之间的间隙内。定子盘32和转子盘38各自具有包括多个叶片的泵源结构，从而每个定子盘32与相邻的转子盘38形成涡轮分子泵10的泵级。
[0118]下部28内设置一个驱动单元40，例如可以包括电动机，利用该驱动单元可驱动转子16旋转以提供泵作用。
[0119]此外，泵10具有一个初真空侧的轴承42，其用于和与其连接的定子相对于下部28可旋转地支承转子16。为此，设立初真空侧轴承42，即吸收径向和轴向的支承力并在这里为受润滑的滚动轴承，该滚动轴承为球轴承。
[0120]泵10在其高真空侧上具有另一永磁轴承44，该轴承包括转子侧的半部分轴承和定子侧的半部分轴承并相对于定子可旋转地支承转子16。
[0121]图3示出图2中所示的泵10，其包括永磁轴承44部分的部分剖面详图。轴承44包括由多个定子磁环48组成的定子侧磁环柱46和由多个转子磁环52组成的转子侧磁环柱50。柱46、50的磁环48、52在此方面在轴向上彼此重叠并形成柱46、50的基本形状，该基本形状至少近似圆柱体外壳形。
[0122]定子侧的磁环柱46和转子侧的磁环柱50在此方面均基本上与泵10的旋转轴30同轴设置，其中，定子侧的柱46被设置在转子侧柱50的内部，以使转子环48的径向外侧与定子环52的径向内侧相对并在它们之间构成至少接近圆柱体外壳形的间隙54，具有通过间隙44的径向延伸形成的小间隙宽度。
[0123]定子具有支承段56，其设置在吸入口 20的中心并在本实施例中如图1所示，通过多个设置在吸入口 20内的径向横梁58与外壳14连接。支承段56包括在轴向上延伸的、基本上呈圆柱体外壳形的保持段60，该保持段延伸到定子侧柱46的内部，其中，定子环46利用其径向内侧紧贴在保持段60的径向外侧上并由该保持段保持。
[0124]转子16同样具有基本上呈圆柱体外壳形的保持段62，其中，转子环52利用其径向外侧紧贴在保持段62的径向内侧上并由该保持段保持。
[0125]此外，泵10具有止推轴承64，它可旋转地止挡转子16并限制定子和转子16彼此相对的径向运动，这种运动例如由作用于泵10的冲击或泵10运行期间出现的振动产生。由此防止两个柱46、50的环48、52因这种径向的相对运动相互接触而损坏永久磁铁44。
[0126]止推轴承64包括设置在永磁轴承44的内部、为球轴承的滚动轴承66，它将支承段66与用以止挡使的止推套68可旋转连接。转子16具有延伸到止推套68内的轴颈段70。止推套68与轴颈段70之间在泵10的静止状态下或同步运行时形成覆盖整个旋转角的间隙72，使得止推套68和轴颈段70在这种状态下不接触且转子16与球轴承66分离。只有在转子16径向偏移的时候，止推轴承68和轴颈段70才接触，使得转子16与球轴承66产生咬合且球轴承66与止推套68止挡转子16，防止磁环柱46、50碰撞。为此，间隙72可以具有小于间隙54的径向间隙宽度。因为是通过球轴承66形成的止挡实现转子16的旋转相对运动，所以避免了止推轴承64咬合时转子16的断续制动。球轴承66为不润滑的球轴承66，从而避免了由泵10产生的真空受到球轴承66的污染。
[0127]正如图2和3所示，旋转轴30在理想情况下精确地分布在泵10的轴向上。因此旋转轴30在理想情况下一定程度上与真空泵10分布在轴向上的附图轴线重合。永磁轴承44的功能以由定子环48和转子环52产生的彼此相反的磁场及由此于定子环48与转子环52之间在径向上定向产生的磁性推斥力为基础。这种径向磁性推斥力形式的支承力沿径向将转子16相对于定子可旋转地支承，但这种力在正常情况下并非精确地旋转对称设置，从使得旋转轴30在正常情况下不是准确地在轴向上分布，而是与其至少有略微倾斜。
[0128]此外，转子16相对于旋转轴30不正常的旋转对称所形成的质量分布导致不平衡，这种不平衡在转子16旋转的情况下例如产生振动，损坏转子14、增加泵10的磨损 ，对其运行安全性产生不利影响和/或降低泵10的最大允许转速。与不平衡相关的是主惯性轴线(参照图8和9中的主惯性轴线)，它在转子16不平衡的情况下与旋转轴30产生偏差。
[0129]依据本发明方法的一种优选的实施例，特别是测量磁性轴承14的平面E3上转子6的不平衡。随后根据所测量的不平衡情况移动并调节旋转轴30的位置，以减少或优选至少尽可能消除不平衡。为此将旋转轴30移至转子16剩余不平衡量最小的最佳位置。因此通过移动并调节转子的位置或通过将旋转轴移至最佳位置实现转子不平衡的最小化。此外在最佳位置上，旋转轴30在磁性轴承平面E3上可以尽可能地与转子16的主惯性轴线80重入口 ο
[0130]旋转轴30位置的移动并调节在此方面可以如下进行。图3中示出定子磁环48和转子磁环52的多个区域74，通过利用激光器的照射将这些区域加热使得这些区域的温度达到磁环48、52的材料被消磁的温度，进而由这些区域74产生的永磁通量或剩磁减少且永磁轴承44通过磁场产生的支承力在相应的局部区域内被削弱。区域74具有一种结构，借助这种结构进行的加热过程从一定的变化程度起，可以通过肉眼从磁环48、52看出来。此夕卜，磁铁的事后磁化变化也可以通过在近场内的磁场测量得到证明。
[0131]此外，图3通过磁环48、52的虚线区域表示，通过例如像切削材料之类的去除方法的机加工步骤可以从磁环48、52上去除材料，以便按照这种方式削弱相应区域内由磁性轴承44产生的支承力。材料的去除在此方面例如可以仅在每个环48、52的部分角区进行，例如通过45°到90°之间的角区进行。去除的区域在轴向上观察例如可以具有镰刀形状。这种机加工和材料去除可以清楚地在磁环48、52的表面上产生相应的加工轨迹，例如以相应的磨削、钻孔、铣削或车削轨迹的形式看到。区域76在图3中出于观察的原因过于粗略示出。
[0132]区域74和76分别设置在转子侧的轴承部分50和定子侧的轴承部分46与间隙54相邻且彼此相对的表面上，也就是设置在转子侧的轴承部分50或转子环52的径向内表面上及定子侧轴承部分46或定子环48的径向外表面上。
[0133]此外，转子侧的轴承部分50具有图3中斜线所示的区域77，在这些区域内，转子侧轴承部分50的永磁特性可以以前面参照区域74、76介绍的方式通过去除材料或消磁加以改变。区域77设置在转子侧轴承部分50的径向外表面上并因此设置在远离定子侧轴承部分46的表面上，而且区域77内的变化改变磁性轴承44的散射场和特别是避免真空泵10运行时的干扰交变场或减少该交变场。区域77内的变化也可以以相应的特征表明，类似于区域74、76影响平面E3上旋转轴30的支点。
[0134]通过前面所介绍的在区域74、76、77内进行的热处理和/或机加工，可以局部有针对性地且灵活地调整由磁性轴承44产生的支承力和/或产生的散射场，使旋转轴30特别是在磁性轴承44的平面E3上从其本来的位置中移开，且与此同时在平面E3的区域内尽可能与主惯性轴线(参见图8和9中移动并调节的旋转轴30’的位置)重合或尽可能接近主惯性轴线，直至使得整个转子的剩余不平衡最小。
[0135]因为移动并调节后剩余的不平衡达到了最小，所以转子16至少在平面E3上可以基本上无不平衡地旋转。转子16因此在平面E3上可以得到实际上的平衡。
[0136]图4的轴向截面图用于说明平衡平面E1、E2和E3的位置，在这些互相有距离的平面上，转子16得到平衡。根据特征，该方法也可以用于两个以上的平衡平面上。平衡平面E3处于磁环柱46、50的区域内并垂直于图4中与旋转轴30重合的泵的图轴线。
[0137]平衡平面E2平行于平衡平面E3并几乎处于永磁轴承44与球轴承42之间的中间。平衡平面E2 —般情况下被选择，以使转子16的旋转点S (参见图8)处于平衡平面E2上或至少处于平衡平面E2的附近。平衡平面El平行于平衡平面E2且E3处于球轴承42或驱动单元40的区域内。
[0138]正如前面已经提到的那样，根据所测量的不平衡情况移动并调节旋转轴30的位置转子16达到平衡。在此方面，不平衡得到减少和优选由此实现最小化，即将旋转轴移至转子的剩余不平衡最小化的最佳位置。
[0139]在此方面，在移动并调节不平衡之前，借助平衡算法和最好在根据所测量的不平衡情况下计算旋转轴的最佳位置。
[0140]在其最佳位置上，旋转轴30至少在平面E3上与主惯性轴线80至少接近重合。图5 - 7的径向截面图以及图8和9的轴向截面图用于详细说明。在此方面，图5 - 7示出在平面E3上永磁轴承44的一个径向截面，其中，示出所属的定子环和转子环32、38。
[0141]图8和9相反示出轴向截面，其中，旋转轴在平衡之前采用附图符号30标注，在其移动并调节之后，也就是平衡之后采用附图符号30’标注。主惯性轴线80同样在图8和9中示出。出于简化的原因，在图8和9中，旋转轴30在平衡之前分布在轴向上，也就是说，在图8和9中出于简化图示的原因，旋转轴30与泵10的图轴线重合，即使它如前面详细介绍的那样，由于磁性轴承力正常情况下略微不对称的分布而与其略有倾斜。
[0142]图5 - 7中所示的坐标系固定于具有泵10和定子环32的实验室系统。转子16的旋转轴30与平面E3法旋转点下面标注旋转点R。被移动并调节旋转轴30’的旋转点相反地，标注为旋转点R’。平面E3与相当于泵10的几何中轴线的图轴线的交点标注为图轴线点F，主惯性轴线80与平面E3的交点标注为主惯性轴线点H。
[0143]正如图5、8和9所示，在转子16不平衡的状态下，主惯性轴线80与转子的旋转轴30出现偏差，从而旋转点R和主惯性轴线点H不重合。此外，主要是由于正常情况下永磁轴承44内无缺陷的对称磁场分布，旋转轴30与图轴线出现偏差，从而图轴线点F和旋转点R彼此相间隔，如图5所示。
[0144]为平衡转子16，测量其在磁性轴承平面E3上的不平衡并确定主惯性轴线80的位置或确定至少主惯性轴线点H的位置，特别是借助所测量的不平衡来实现。平面E3上主惯性轴线点H的位置因此已知。此外，旋转轴30的位置或至少旋转点R的位置在平衡之前确定。旋转点R的位置同样已知(参见图5)。
[0145]然后依据本发明方法的一种方案，按照量和方向确定旋转点R的位置与主惯性轴线点H的偏差Λ P，正如图6中以从R到H的箭头形式所示。
[0146]偏差△ P可以被作为旋转点R所需移动的程度来考虑，以便使其与主惯性轴线点H重合(参见图6和7)。由此使旋转轴30’与主惯性轴线80至少在磁性轴承平面Ε3的区域内重合并使存在的不平衡由此至少接近最小化。实践中的情况表明，偏差△ P正常情况下为几毫米，也就是说，轴30’、轴线80与本来旋转轴的偏差过大，如图示所说明的。
[0147]通过前面介绍的将旋转轴30、30’与主惯性轴线80在平面E3上平衡以使转子16平衡的方法，但转子16并非沿其整个轴向长度平衡。确切地说，正常情况下至少还需要在平面E2上平衡，该平面通过处于主惯性轴线80上的重心S或至少通过重心S的附近。在此方面，可以测量转子16特别是在平面E2上的不平衡并通过从转子16去除材料，特别是在平面E2上或至少在平面E2的附近得到平衡。在此方面，优选借助强聚焦和高强度的激光辐射去除材料，而且是在转子16旋转期间。
[0148]这一点特别是可以通过未示出的激光系统来实现，该系统具有至少一个用于发射激光辐射的激光器和激光器的控制装置。控制装置在此方面可以这样构成，以使其可以检测旋转转子16的角位置且以这样的方式控制激光器，使该激光器根据角位置发射激光辐射。由此可以一定程度上在转子16所希望的角位置上以点状从转子16去除材料，在转子16的旋转期间。转子16因此可以通过去除材料得到平衡。
[0149]图8中所示与旋转轴30重合的图轴线与重心S之间的距离为e，代表在与所述动态不平衡成比例的角度ε期间，转子的所谓静态不平衡的程度。通过移动并调节旋转轴30，以使其占据旋转轴30’的位置，被移动并调节的距离e’和被移动并调节的角度ε’变小，如图9所示。与通过去除材料使转子 在平面Ε2上平衡相互组合，转子16因此以高精度在平面Ε3和Ε2上得到平衡。
[0150]依据本发明的方法另一种方案，借助所测量的不平衡可以确定旋转轴30的位置和/或主惯性轴线80的位置和/或主惯性轴线点H的位置。在此基础上，可以借助平衡算法确定所需的激光辐射，特别是辐射单位的数量、激光入射剂量和/或磁性轴承所要加热区域的位置。
[0151]这一点可以以现有技术中所公开的平衡方法类似的方式凭经验进行，其中通过所谓的影响系数测定转子对所拧入的试样重量的反应，并作为平衡过程的参考使用。影响系数在此方面说明转子对配重的态度。相应的过程用于确定激光辐射，其中，激光影响系数是通过向磁性轴承内射入测试激光剂量来测定。使用按照这种方式测定的影响系数，以便减少或补偿一定的不平衡状态。所收集的通过激光辐射产生的不平衡变化的数据量越大，为转子类型测定的激光影响系数就可以越准确。
[0152]平衡算法因此可以使用凭经验获取的激光影响系数，以便计算需要的激光辐射，也就是说，特别是辐射单位的数量、激光入射剂量和/或转子上或定子上永久磁铁所要照射区域的位置。通过控制激光器，然后可以借助所计算的激光辐射来控制激光器，以所计算的方式对所要照射的区域进行激光辐射，以便将旋转轴移动并调节到所计算的最佳位置内并由此使转子的不平衡最小化或甚至可以消除。
[0153]图10所示用于说明借助激光辐射也可以产生磁性力矩。在所示的磁性轴承44中，在转子侧磁环柱50的最上面的环内，借助激光辐射对区域74消磁。通过由此引起削弱，产生一种向左定向的力Fl。以相应的方式在定子侧磁环柱46的最下面的环内通过借助激光辐射的对区域74消磁，由此产生一种向右定向的力F2。两种力Fl和F2在磁性轴承44内产生一种合成的力矩Μ,该力矩例如可以用于补偿磁性轴承内已经存在的磁性力矩和/或用于减少动态不平衡。
【主权项】
1.一种用于平衡真空泵(10)特别是涡轮分子泵转子(16)或真空泵(10)，特别是平衡涡轮分子泵旋转单元(26)转子的方法，其中，转子(16)借助至少一个磁性轴承(44)特别是永磁轴承，相对于真空泵(10)或旋转单元(26)的定子，以环绕旋转轴(30、30’)可旋转地被支承，其中，该方法包括以下步骤:测量特别是磁性轴承(44)平面(E3)上转子(16)的不平衡，并根据不平衡的情况移动并调节旋转轴(30、30’)的位置。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，旋转轴(30、30’)的位置被移动并调节，以使旋转轴(30、30’)至少在磁性轴承平面(E3)上与转子(16)的主惯性轴线(80)至少接近重合，和/或旋转轴(30、30’)的位置被移动并调节，以使不平衡得到减少，其中，优选为将旋转轴移至使转子(16)的剩余不平衡达到最小化的最佳位置。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，特别是借助平衡算法确定转子(16)不平衡最小化时旋转轴的最佳位置并随后将旋转轴(30、30’)移至最佳位置，和/或根据旋转轴(30、30’)位置和/或主惯性轴线(80)位置的情况，通过特别是通过在其形状和/或其材料专有的磁性特性方面改变磁性轴承(44)，特别是在磁性轴承平面(E3)上移动并调节旋转轴(30、30，)的位置。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据旋转轴(30、30’)的位置与主惯性轴线(80)的位置偏差(ΛΡ)的情况，特别是在形状和/或材料专有的磁性特性方面改变磁性轴承(44)，其中，优选地，偏差(Λ P)按照量和方向确定。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，为移动并调节旋转轴(30、30’)的位置，从磁性轴承(44)的至少一个永久磁铁(48、52)上去除材料，特别是最好通过从磨削、钻孔、铣削和车削组中选取的切削方法来去除材料。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，为移动并调节旋转轴(30、30’)的位置，磁性轴承(44)的至少一个永久磁铁(48、52)至少在一个区域(74)内至少部分被消磁。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，该区域(74)通过加热，以达到高于能够使至少部分永久磁铁(48、52)持续失去其磁性特性的温度而实现消磁，和/或该区域(74)通过利用激光辐射的照射加热。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在移动并调节之前确定特别是磁性轴承平面(E3)上旋转轴(30、30’)的位置和/或主惯性轴线(80)的位置，其中，优选地，主惯性轴线(80)的位置根据所测量的不平衡情况来确定。9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在该方法中，测量至少一个平面(E2)上，特别是测量磁性轴承(44)平面(E3)外的平面(E2)上转子(16)的不平衡，不平衡是通过特别是通过在磁性轴承平面(E3)外的平面(E2)上切除转子(16)的材料和/或通过加入特别是拧入至少一个配重而至少接近消除，其中，优选地，材料借助激光辐射切除，特别是在转子(16)旋转期间，最好是在不平衡测量期间或过程中。10.真空泵(10)特别是涡轮分子泵，或真空泵(10)的特别是涡轮分子泵的旋转单元(26)，具有转子(16)，该转子借助至少一个磁性轴承(44)特别是永磁轴承，相对于真空泵(10)或旋转单元(26)的定子，以环绕旋转轴(30、30’)可旋转地被支承，其中，旋转轴(30、30’)的位置被移动并调节，以使旋转轴(30、30’)至少在磁性轴承的平面(E3)上与转子(16)的主惯性轴线(80)至少接近重合。11.根据权利要求10所述的真空泵，其特征在于，从磁性轴承(44)特别是从至少一个转子环(52)和/或至少一个定子环(48)去除材料，和/或将磁性轴承(44)特别是具有永磁材料的至少一个转子环(52)和/或至少一个定子环(48)至少在一个区域(74)内，加热到高于使至少部分磁性轴承(44)持续失去其磁性特性的温度上，和/或在轴承(44)的转子侧部分(50)特别是至少一个转子环(52)和/或轴承(44)的至少一个定子侧部分(46)，特别是至少一个定子环(48)的区域内改变其形状和/或材料专有的磁性特性，该区域形成于各自朝向轴承(44)的其他部分(46、50)的表面上，和/或在轴承(44)的转子侧部分(50)特别是至少一个转子环的区域内改变其形状和/或材料专有的磁性特性，该区域形成于轴承(44)的定子侧部分(46)朝外的表面上。12.根据权利要求10或11之一所述的真空泵(10)，其特征在于，在至少一个平面(E2)上特别是在磁性轴承的平面(E3)外的平面(E2)上，转子(16)的不平衡是通过加入特别是通过拧入至少一个配重和/或通过切除转子(16)的材料至少接近消除。13.一种用于平衡真空泵(10)或真空泵(10)旋转单元(26)转子(16)的装置，该装置是为实施如权利要求1 - 14之一所述的方法而设立和构成。14.一种用于平衡或定中真空泵特别是涡轮分子泵的电动机转子的方法，其中，转子相对于电动机的定子可旋转地被支承，并具有至少一个永久磁铁，永久磁铁的形状和/或材料专有特性被改变，以使转子的不平衡得到减少特别是最小化。15.一种真空泵，特别是涡轮分子泵，或真空泵的特别是涡轮分子泵的旋转单元，其具有带转子的电动机，该转子相对于电动机的定子可旋转地被支承，其中，转子具有至少一个永久磁铁，永久磁铁的形状和/或材料专有特性被改变，以使转子的不平衡得到减少特别是最小化。
【专利摘要】本发明公开一种用于平衡真空泵转子或真空泵旋转单元转子的方法，其中，转子借助至少一个磁性轴承特别是永磁轴承，相对于真空泵或旋转单元的定子，以环绕旋转轴可旋转地被支承，其中，该方法包括以下步骤：测量特别是测量磁性轴承平面上转子的不平衡，并根据不平衡的情况移动并调节旋转轴的位置。
【IPC分类】G01M1/38, F04D29/058, F04D27/00, F04D29/66
【公开号】CN104895850
【申请号】CN201510100558
【发明人】艾德里安·维尔特, 安德里亚斯·里普尔
【申请人】普发真空有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年3月6日
【公告号】DE102014103060A1, EP2916009A2
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