專利名稱：磁性軸承設(shè)備及真空泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種磁性軸承設(shè)備和一種包含這種磁性軸承設(shè)備的真空泵，更具體地涉及一種渦輪分子真空泵(TMP)。
背景技術(shù)：
在渦輪分子真空泵中，安裝有泵葉片的轉(zhuǎn)子以高角速度旋轉(zhuǎn)。為使轉(zhuǎn)動的損耗和磨損盡可能地少，經(jīng)常采用磁性軸承以非接觸方式支撐轉(zhuǎn)子。磁性軸承可以是被動式的，采用永久磁鐵，或者是主動式的，采用各種電磁鐵。在現(xiàn)有技術(shù)中還已知被動式和主動式軸承的結(jié)合形式以及磁性軸承與標(biāo)準(zhǔn)滾珠軸承和/或空氣軸承的結(jié)合形式。
轉(zhuǎn)子基本上構(gòu)成了一個具有六個空間自由度(DOF)的剛性頂部。一個自由度是繞轉(zhuǎn)子軸線的轉(zhuǎn)動。該自由度通常由電動馬達驅(qū)動。另外五個自由度應(yīng)該是基本上固定的。因此，需要軸承限制沿著這些自由度的運動。
通常，渦輪分子真空泵可在任意方向上運轉(zhuǎn)，即，轉(zhuǎn)子軸線可在空間中具有任意方向。下面，為了簡化，假設(shè)轉(zhuǎn)子軸線豎直，并且轉(zhuǎn)子由圓柱對稱性的伸長軸桿支撐在軸承定子中，而伸長軸桿承載有定子中與轉(zhuǎn)子相對的部分。所以，自由度的所需約束通常通過以下方式實現(xiàn)提供一套限制軸桿上部在兩個相互垂直徑向上的徑向運動的上部徑向軸承、一套限制軸桿下部在兩個相互垂直的徑向上的徑向運動的下部徑向軸承、以及一套限制軸桿的軸向運動的軸向軸承(通常稱為止推軸承)。這提供了對五個自由度的控制。
這些軸承中全部或者只有部分可以為主動軸承。為了控制主動軸承，需要傳感器來確定軸桿從其理想位置沿特定方向的位移。這種傳感器在本領(lǐng)域中是已知的。
通常，將傳感器、軸承和驅(qū)動馬達裝配在一起而形成軸承設(shè)備。通常以特定順序布置軸承設(shè)備的部件。從設(shè)備的上端——即安裝了具有葉片的泵的轉(zhuǎn)子的端部——開始，從上到下的安裝順序通常為a.上部徑向傳感器b.上部徑向軸承c.驅(qū)動馬達d.下部徑向軸承e.下部徑向傳感器f.軸向軸承g(shù).軸向傳感器軸向傳感器通常安裝在軸桿的下端。而且，可有額外的傳感器，例如，用于監(jiān)控旋轉(zhuǎn)頻率的傳感器。這種裝置例如公開在授予Maejima的第6,465,924號美國專利中(例如參見該文獻的圖5)。
然而，上述裝置導(dǎo)致軸承設(shè)備的長度相對較大，從而，軸桿的長度也相對較大。進一步，傳感器沿著軸向至少在三個平面出現(xiàn)，這使得敷設(shè)電纜復(fù)雜并且昂貴。由于軸桿較長，力矩就相當(dāng)大，因此需要更強的軸承。而且，長軸桿傾向于具有低的彎曲特征頻率，這會妨礙對磁性軸承的控制。最后，最終用戶期望渦輪分子真空泵的長度盡可能短。
美國專利申請No.2003/0155829公開了一種具有單個推力盤的磁性軸承設(shè)備，該推力可反作用于徑向和軸向位移。盡管該設(shè)計使得設(shè)備長度變短，但是，它只能提供對三個自由度的主動控制。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種長度縮短、結(jié)構(gòu)簡化的磁性軸承設(shè)備。
該目的是由一種依據(jù)權(quán)利要求1的可旋轉(zhuǎn)地支撐轉(zhuǎn)子繞轉(zhuǎn)動軸線轉(zhuǎn)動的磁性軸承設(shè)備而實現(xiàn)的。該磁性軸承設(shè)備包含一個第一主動徑向軸承、一個或多個徑向位移傳感器和一個軸向軸承。依據(jù)本發(fā)明，若從到轉(zhuǎn)動軸線上的正交投影觀察，軸向軸承的至少一部分設(shè)置在第一主動徑向軸承和第一徑向位移傳感器之間。
有利地，該磁性軸承設(shè)備還包含一個第二主動徑向軸承。所述第一和第二徑向軸承設(shè)置在沿轉(zhuǎn)動軸線的不同位置。若從到轉(zhuǎn)動軸線上的正交投影觀察，第二徑向軸承有利地設(shè)置在軸向軸承的與第一徑向軸承相同的一側(cè)。換言之，第一徑向軸承有利地設(shè)置在軸向軸承和第二徑向軸承之間。
有利地，該設(shè)備還包含第二徑向位移傳感器。第一和第二徑向位移傳感器也設(shè)置在沿轉(zhuǎn)動軸線的不同位置。上述設(shè)備使得可以主動控制五個自由度。
這里，正交投影定義為光線徑向地射向轉(zhuǎn)動軸線的投影。換言之，軸向軸承、第一主動徑向軸承和第一徑向位移傳感器按如下方式設(shè)置若畫出與轉(zhuǎn)動軸線垂直并與第一主動徑向軸承相交的所有平面，且畫出與轉(zhuǎn)動軸線垂直并與第一主動徑向位移傳感器相交的所有平面，則總可找到一個平面，該平面與轉(zhuǎn)動軸線垂直、與軸向軸承相交，且位于其它兩組平面之間。
從而，相對于通常的裝置，若從第一徑向軸承觀察，第一徑向位移傳感器的位置偏移到至少部分軸向軸承的遠側(cè)。這獲得了一種長度更短、重量更輕的簡化設(shè)備，它需要更少空間，產(chǎn)生了更高的靈敏度從而更好控制。
在一種有利的實施方式中，軸向軸承提供了空隙空間，并且第一徑向位移傳感器延伸到軸向軸承的該空隙空間內(nèi)。
軸承設(shè)備還可包含一個驅(qū)動馬達。那么，若從到轉(zhuǎn)動軸線上的正交投影觀察，如果此驅(qū)動馬達設(shè)置在第一和第二主動徑向軸承之間，且如果第二徑向位移傳感器設(shè)置在第二主動徑向軸承和驅(qū)動馬達之間，這是有利的。
為了主動控制，該設(shè)備可還包含一個或多個軸向位移傳感器和一個或多個用于檢測角速度的傳感器。若第一徑向位移傳感器和軸向位移傳感器集成到單個多路檢測單元中，可得到軸承設(shè)備的有利結(jié)構(gòu)。優(yōu)選地，角速度傳感器也可集成到該多路檢測單元。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種泵，具體地，提供一種渦輪分子泵，其尺寸縮小、重量更輕，且穩(wěn)定性更高。該目的是通過一種泵、特別是依據(jù)權(quán)利要求7的一種渦輪分子泵實現(xiàn)的。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種裝置，該裝置可以同時確定轉(zhuǎn)動軸桿的多個特征而只需要更小的空間且提供簡化的線纜敷設(shè)。該目的是通過依據(jù)權(quán)利要求8的一種多路檢測單元實現(xiàn)的。這樣，多路檢測單元包含一個保持構(gòu)件以及多個安裝到保持構(gòu)件上的傳感器，其中，至少一個傳感器為徑向位移傳感器且至少一個傳感器為軸向位移傳感器。優(yōu)選地，還有至少一個角速度傳感器集成在該多路檢測單元中；這樣，優(yōu)選地，至少一個傳感器為角速度傳感器。種傳感器可以是一種脈沖傳感器或一種所謂的分解器(resolver)，這兩種類型在現(xiàn)有技術(shù)中是已知的。
上述多路檢測單元是有利的，因為它允許多個傳感器集成在單個單元內(nèi)，這可在設(shè)備制造時容易地放置在適當(dāng)位置上，且可作為一個整體容易地替換。為此，上述多路檢測單元有利地具有用于全部電連接到傳感器的單個連接器。
上述多路檢測單元優(yōu)選以這樣的方式構(gòu)造當(dāng)在磁性軸承設(shè)備中選定其最終位置時，若從到轉(zhuǎn)動軸線上的正交投影觀察，至少部分軸向軸承單元設(shè)置在第一徑向軸承單元和多路檢測單元之間。
優(yōu)選地，該保持構(gòu)件適于設(shè)置在磁性軸承設(shè)備中，使得其至少部分延伸到設(shè)置在軸向軸承中的空隙空間內(nèi)。


下面將結(jié)合附圖中描述的實施例更詳細地描述本發(fā)明，其中圖1示出了渦輪分子真空泵的概略側(cè)部截面視圖；圖2示出了插入了軸桿的軸承設(shè)備的側(cè)部截面視圖；圖3示出了軸桿的側(cè)部截面視圖；圖4示出了上部徑向軸承單元以及上部傳感器單元的比例放大的側(cè)部截面視圖；圖5示出了上部傳感器單元比例放大的側(cè)部截面視圖；圖6示出了驅(qū)動馬達單元比例放大的側(cè)部截面視圖；圖7示出了下部徑向軸承單元比例放大的側(cè)部截面視圖；圖8示出了下部軸向軸承單元以及多路檢測單元的比例不同的俯視圖，示出了剖面IX-IX；圖9示出了下部軸向軸承單元和多路檢測單元在剖面IX-IX上的剖面視圖；圖10示出了多路檢測單元的俯視圖；圖11示出了多路檢測單元比例放大的側(cè)部截面視圖。
具體實施例方式
圖1中概略示出了處于豎立狀態(tài)的渦輪分子真空泵的多個關(guān)鍵部件的布置。泵可在任意空間取向上運行；選擇所示的豎立狀態(tài)只是基于圖示目的并且是為了更好地標(biāo)記某個部件。接下來引入如“上部”和“下部”、“頂部”和“底部”等標(biāo)記只是為了參考圖1中的位置，而不是在操作中將其運行限制在這些位置。
泵包含一個磁性軸承設(shè)備1和一個由軸承設(shè)備1支撐的轉(zhuǎn)子19。轉(zhuǎn)子19可繞軸線101旋轉(zhuǎn)，且由豎直軸桿20支撐在軸承設(shè)備中。部分環(huán)繞磁性軸承設(shè)備1的多個泵葉片191在軸桿20上端連接到軸桿20上。在軸桿20下端附近，一個水平盤21安裝到軸桿上。按照從頂部到底部的順序，磁性軸承設(shè)備1包含一個上部徑向軸承單元2、一個上部傳感器單元3、一個驅(qū)動馬達單元4、一個下部徑向軸承單元5、一個上部軸向軸承單元6、一個下部軸向軸承單元7和一個多路檢測單元8。多路檢測單元8延伸到在軸桿下端部和下部軸向軸承單元7之間的空隙空間內(nèi)。
圖2中更詳細地示出了磁性軸承設(shè)備1和軸桿20。與圖1中類似的部件標(biāo)以同一標(biāo)號。除了圖1中已經(jīng)介紹的單元，還示出了用于保持和保護磁性軸承設(shè)備的機殼11和底板12。在該設(shè)備頂部附近，設(shè)置一個上部接觸(輔助的)滾珠軸承(touch-down ball bearing)9，用于在啟動或緊急狀況下卡住軸桿。一對下部接觸滾珠軸承10設(shè)置在軸桿和上部軸向軸承單元6之間的環(huán)狀空隙空間中。泵正常運行時，這些接觸滾珠軸承是不可操作的。在多路檢測單元8中，可看到多個傳感器，更具體地，可看到下部徑向位移傳感器81、軸向位移傳感器82和參照傳感器84。
參照圖3，示出了軸桿20自身。軸桿20大致呈圓柱對稱，對稱軸線101為轉(zhuǎn)動軸線。軸桿20具有不同直徑的部分。設(shè)置直徑相對較小的頂部25用于連接泵葉片部件。從頂部到底部，接著是多個直徑更大的部分，這些部分由具有限定的磁性能的環(huán)狀結(jié)構(gòu)22、23和24環(huán)繞，運轉(zhuǎn)時，這些環(huán)狀結(jié)構(gòu)將分別與徑向磁性軸承單元和驅(qū)動馬達單元相互作用。從而，軸承單元和驅(qū)動馬達單元作為定子，環(huán)狀結(jié)構(gòu)形成相對于定子的轉(zhuǎn)子相對部分?，F(xiàn)有技術(shù)中已公知這些環(huán)狀結(jié)構(gòu)的設(shè)計，這里無需討論。在直徑更小的軸桿底部26上，借助螺母27安裝有水平盤21，運轉(zhuǎn)時水平盤21延伸進入多路檢測單元8，并且適于與設(shè)置在該單元中的傳感器相互作用。
下面將參照圖4至11詳細描述磁性軸承設(shè)備的各個單元。
圖4以放大比例示出了上部徑向軸承單元2的側(cè)部截面視圖，其下方連接有上部傳感器單元3。兩個單元大致為環(huán)形，沿著轉(zhuǎn)動軸線有一圓柱形中心孔，運行時軸桿20延伸穿過該孔。上部軸承單元包含多個由線圈202盤繞磁芯203形成的電磁鐵。圖4中，8個此類線圈等距離地繞孔的圓周設(shè)置；盡管使用8個線圈是有利的，該數(shù)量不是關(guān)鍵性的，例如，也可僅使用四個、甚至三個線圈。導(dǎo)線205連接到線圈用來為它們提供電流。運行時，這些電流通過線圈產(chǎn)生磁場，磁場又在徑向軸承單元2和軸桿20的上部之間產(chǎn)生徑向力。
在圖5中以不同的側(cè)部截面視圖示出了上部傳感器單元3，該剖面(圖示)相對于圖4繞轉(zhuǎn)動軸線旋轉(zhuǎn)了22.5°。單元3包含一個設(shè)計成與上部徑向軸承單元2配合的保持構(gòu)件301。在保持構(gòu)件301的徑向開口中，四個徑向位移傳感器31繞孔的周向等距離設(shè)置。在保持構(gòu)件中有環(huán)形空隙302，在其中引導(dǎo)操縱傳感器31的電線。盡管提供四個徑向位移傳感器是有利的，此數(shù)字也不是必須的。通過在兩個正交的徑向方向上各提供一對傳感器并差動地操縱每對傳感器，傳感器的響應(yīng)可為線性的，溫度漂移可以補償，并且可提高靈敏度。每個傳感器31構(gòu)造得如同一個微小電磁鐵，即，它包含一個繞磁芯或非磁芯盤繞的線圈。通過監(jiān)控因傳感器與軸桿或安裝到軸桿上的環(huán)形結(jié)構(gòu)之間的距離變化而產(chǎn)生的線圈的電感變化或感應(yīng)電壓，從而監(jiān)控從每個傳感器31到軸桿的距離。電感效應(yīng)、渦流效應(yīng)、或者兩種效應(yīng)同時用于探測。
圖6示出了驅(qū)動馬達4的側(cè)部截面視圖。驅(qū)動馬達單元4形成了驅(qū)動轉(zhuǎn)子19轉(zhuǎn)動的馬達的定子部分。它包含具有線圈402的磁芯403以及用于供應(yīng)電流的導(dǎo)線405。該單元由馬達殼體406保持在適當(dāng)位置，該馬達殼體406與下部徑向軸承單元5相配合。這種驅(qū)動馬達單元的運行在現(xiàn)有技術(shù)中眾所周知，這里無需討論。
圖7示出了下部徑向軸承單元5的側(cè)部截面視圖。下部徑向軸承單元5具有與上部徑向軸承單元2類似的構(gòu)造且具有同樣的工作原理。但是，它比上部徑向軸承單元2稍短，這是因為由單元5補償?shù)牧νǔ１葐卧?補償?shù)牧σ孕?。八個線圈502繞磁芯503盤繞，線圈的數(shù)量也不是關(guān)鍵性的。
圖8中示出了一個連接了多路檢測8的下部軸向軸承單元7的俯視圖。可以看到用于給下部軸向軸承單元7供電的導(dǎo)線705和用于與容納在多路檢測單元8中的傳感器建立電連接的連接件807。剖面IX-IX由點劃線示出。
圖9示出了從圖8的剖面IX-IX觀察到的下部軸向軸承單元7和多路檢測單元8的示意性剖面視圖。下部軸向軸承單元7用作軸向軸承的定子的一部分。它包含水平盤繞的線圈702，使得線圈軸線與轉(zhuǎn)動軸線101一致。導(dǎo)線705延伸到軸向軸承單元7的外部，用于為線圈702提供電流。該單元具有一個豎直中心孔，其中安裝了多路檢測單元8。
圖10中示出了多路檢測單元8自身的俯視圖。在圖10中剖面XI-XI以點劃線示出。圖11示出沿該剖面的截面視圖。
多路檢測單元8由底板806支撐，同時，底板806用作與底板806的周邊上的插頭807形成電連接的印刷電路板(PCB)。該單元包含帶有中央圓柱形開口的保持構(gòu)件809，用于容納軸桿20的底端。保持構(gòu)件809構(gòu)造成可容納多個傳感器。在本實施方式中，四個下部徑向位移傳感器81、一個軸向位移傳感器82、兩個角速度傳感器83和一個參照傳感器84容納在保持構(gòu)件809中。所有傳感器都是如上所述的電磁型的。下部徑向位移傳感器81沿圓柱形開口的圓周設(shè)置而面向該開口的圓柱面。其運行模式與上部徑向位移傳感器31相同。軸向位移傳感器82設(shè)置在保持構(gòu)件809的中央圓柱形開口的直接下方并面向該開口。軸向位移傳感器82以與徑向位移傳感器探測徑向位移相類似的方式探測軸桿20的軸向位移。由于軸向傳感器無法像徑向傳感器那樣采用成對配置而可以差示操作(differentialoperation)，一個面向固定目標(biāo)的參照(虛設(shè))傳感器84也設(shè)置在保持構(gòu)件809中，用于補償軸向位移傳感器的溫度漂移。兩個角速度傳感器83靠近保持構(gòu)件的邊緣設(shè)置，其取向為運行時面向安裝到軸桿20上的水平盤21。它們借助于水平盤21上的凹槽用來探測轉(zhuǎn)動頻率和轉(zhuǎn)動方向。
本磁性軸承設(shè)備1的主要方面可通過返回圖1看得最清楚。在磁性軸承設(shè)備1的下端附近，分別有上部和下部軸承單元6和7，一起形成了軸向軸承的定子。與水平盤21一起，形成了一個軸向軸承。下部徑向軸承單元5提供第一徑向軸承的定子。與軸桿20上的轉(zhuǎn)子對應(yīng)部分一起，形成一個徑向軸承。嵌入多路檢測單元8中的下部徑向位移傳感器81形成了一組第一徑向位移傳感器。它們?nèi)绱嗽O(shè)置若從到轉(zhuǎn)動軸線上的正交投影觀察，上部軸向軸承單元6，即軸向軸承的一部分，設(shè)置在第一徑向軸承和第一徑向位移傳感器之間。
與此相反，在現(xiàn)有技術(shù)中，為了消除或最小化在能夠利用傳感器信號控制軸承之前數(shù)學(xué)轉(zhuǎn)換傳感器信號的需求，下部徑向位移傳感器一般設(shè)置成盡量靠近相應(yīng)的下部軸承。從而，現(xiàn)有技術(shù)中，避免從相應(yīng)軸承上移除一個傳感器，這是因為人們認(rèn)為這將導(dǎo)致控制的不穩(wěn)定性。
本發(fā)明清楚地示出不是這樣。實際上，由于在分別的上部和下部徑向位移傳感器31和81之間的距離增加，控制甚至得到了改善。大的距離得到更優(yōu)化的靈敏度，用來將整體平移運動與傾斜運動區(qū)別開來，使得更好地控制兩類運動。這個改善的靈敏度是以在信號用于反饋控制之前需要數(shù)學(xué)轉(zhuǎn)換來自傳感器的信號作為代價。然而，若采用高級控制電路，這不是一個重大問題，因為現(xiàn)在高級控制電路價格很低。若采用數(shù)字電路更是如此。然后所需的轉(zhuǎn)換可在數(shù)字信號處理器上容易地執(zhí)行。在現(xiàn)有技術(shù)中已知這種數(shù)學(xué)轉(zhuǎn)換，且它僅涉及標(biāo)準(zhǔn)線性代數(shù)學(xué)。
通過將下部徑向位移傳感器移到軸向位移傳感器和角速度傳感器的最接近區(qū)域，可得到概念上的簡化在創(chuàng)新的設(shè)計中沿著軸桿軸線方向僅存在兩個而不是三個不同的傳感器位置。一個位置是設(shè)置上部(第二個)徑向位移傳感器的區(qū)域，而另一個位置大致上容納所有其它傳感器。引到各個位置的傳感器的導(dǎo)線可綁扎起來，從而線纜敷設(shè)變得更簡單。
此外，通過將下部徑向位移傳感器移動到軸承設(shè)備的底部，可利用下部軸向軸承單元7中的空隙空間，而該空間在現(xiàn)有技術(shù)中基本上不會采用。因此，第一徑向位移傳感器81延伸到該空隙空間內(nèi)。
在新設(shè)計中，多種傳感器(徑向位移傳感器81、軸向位移傳感器82、角速度傳感器83、參照傳感器84等)集成到單個多路檢測單元8中。這使得產(chǎn)品制造得到了極大地簡化。線纜敷設(shè)也再一次簡化，因為整個多路檢測單元只需要單個安裝到PCB板上的插頭。
通過將下部徑向位移傳感器設(shè)置到下部軸向軸承中的、軸桿20和下部軸向軸承單元7之間的空隙中，軸承設(shè)備1和軸桿20能制造得比現(xiàn)有技術(shù)中的長度更短。從而，設(shè)備和軸桿的整體質(zhì)量也減小了。因為軸桿的質(zhì)量減小，可在軸承和驅(qū)動定子中使用更小的電磁鐵，進一步減小設(shè)備的重量和尺寸。此外，更短的軸桿長度導(dǎo)致轉(zhuǎn)子的特征頻率增加，這使得控制更為容易。
在另一方面，本發(fā)明還示出可設(shè)置第二(上部)徑向位移傳感器31，該第二徑向位移傳感器31嵌入到第二主動徑向軸承單元2和驅(qū)動馬達單元4之間的上部傳感器單元3中。這使得上部徑向位移傳感器31緊靠驅(qū)動馬達線圈402的附近區(qū)域。
與此相反，在現(xiàn)有技術(shù)中，上部徑向位移傳感器一般設(shè)置在軸承設(shè)備頂部或者設(shè)置在軸承設(shè)備頂部附近，并且從頂部到底部跟隨著上部徑向軸承、驅(qū)動馬達定子、下部徑向軸承、下部徑向位移傳感器、軸向軸承和軸向位移傳感器。如此設(shè)置是基于一個很明顯的基本原理遠離驅(qū)動馬達定子線圈放置上部和下部徑向位移傳感器，可能會最小化驅(qū)動電流對傳感器的干擾。
本發(fā)明顯示，即使當(dāng)傳感器靠近該驅(qū)動馬達線圈時，上述干擾也不會妨礙控制。潛在干擾的問題由其優(yōu)點得到了更多的補償。通過緊鄰驅(qū)動馬達定子單元4放置上部徑向位移傳感器31，上部徑向軸承單元2能向上移到軸承設(shè)備頂部附近的位置。這有其優(yōu)點在上部和下部徑向軸承之間出現(xiàn)更大的距離而總體上不會增加該設(shè)備的長度。由于杠桿效應(yīng)更大，軸承需要提供更小的力，用于在軸桿上施加一定的力矩。在這種設(shè)計中可以容忍在分別的上部和下部徑向位移傳感器31和81之間的距離的不可避免的縮短，因為下部徑向位移傳感器81已經(jīng)位于軸承設(shè)備的最底部，從而沒有顯著地危及靈敏度。
在前面的描述中，所有傳感器31、81、82、83和84一直描述為電磁類型的傳感器，它具有盤繞到磁芯的小線圈。當(dāng)然，也可使用其他合適類型的傳感器。同一申請人的名稱為“在多個方向上非接觸測量距離的設(shè)備”(Device for contact-less measurement of distance in multiple directions)的歐洲專利申請No.02 406 013.9中公開了一種不同類型傳感器的重要例子，這種傳感器將會進一步減小磁性軸承設(shè)備的尺寸。在該申請中，公開了一種在鐵磁體或?qū)w的多個方向上非接觸測量距離的設(shè)備。提供了多個感應(yīng)元件，其中至少一個大致放置在該導(dǎo)體周圍。其它感應(yīng)元件設(shè)置在該元件附近。所有這些元件可集成在單個印刷電路板上。通過對設(shè)置成環(huán)繞該導(dǎo)體的感應(yīng)元件提供射頻(rf)電流而操縱上述設(shè)備。導(dǎo)體的位移改變了在其它感應(yīng)元件位置上的射頻磁場，從而改變這些元件中的感應(yīng)射頻電壓。這樣，利用單個印刷電路板，可構(gòu)造能探測多個方向上位移的傳感器?？稍诒敬判暂S承設(shè)備中有利地采用這種傳感器，特別是用作第一(下部)或第二(上部)徑向位移傳感器。通過將這些傳感器集成在薄印刷電路板上，軸承設(shè)備的長度甚至可以進一步減小。
權(quán)利要求
1.一種可旋轉(zhuǎn)地支撐轉(zhuǎn)子(19)繞轉(zhuǎn)動軸線(101)轉(zhuǎn)動的磁性軸承設(shè)備(1)，該磁性軸承設(shè)備(1)包含一個第一主動徑向軸承(5)、一個或多個徑向位移傳感器(81)和一個軸向軸承(6，7)，其特征在于，若從到轉(zhuǎn)動軸線(101)上的正交投影觀察，軸向軸承(6)的至少一部分設(shè)置在第一主動徑向軸承(5)和第一徑向位移傳感器(81)之間。
2.如權(quán)利要求1所述的磁性軸承設(shè)備，其特征在于，該磁性軸承設(shè)備包含一個第二主動徑向軸承(2)，并且，若從到轉(zhuǎn)動軸線(101)上的正交投影觀察，所述第一主動徑向軸承(5)設(shè)置在軸向軸承(6，7)和第二主動徑向軸承(2)之間。
3.如權(quán)利要求2所述的磁性軸承設(shè)備，其特征在于，該磁性軸承設(shè)備包含一個驅(qū)動馬達(4)和第二徑向位移傳感器(31)，若從到轉(zhuǎn)動軸線(101)上的正交投影觀察，該驅(qū)動馬達設(shè)置在第一主動徑向軸承和第二主動徑向軸承之間，并且，若從到轉(zhuǎn)動軸線(101)上的正交投影觀察，第二徑向位移傳感器(31)設(shè)置在第二主動徑向軸承(2)和驅(qū)動馬達(4)之間。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項所述的磁性軸承設(shè)備，其特征在于，所述軸向軸承(6，7)提供了一個空隙空間，并且，所述第一徑向位移傳感器(81)延伸到軸向軸承(7)的空隙空間內(nèi)。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項所述的磁性軸承設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備進一步包含一個或多個軸向位移傳感器(82)，并且，所述第一徑向位移傳感器(81)和該軸向位移傳感器(82)集成在單個多路檢測單元(8)中。
6.如權(quán)利要求5所述的磁性軸承設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備進一步包含一個或多個角速度傳感器(83)，并且，該角速度傳感器(83)集成在所述多路檢測單元(8)中。
7.一種真空泵，更具體地是渦輪分子真空泵，包含一個磁性軸承設(shè)備(1)和一個可轉(zhuǎn)動地支撐在該磁性軸承設(shè)備(1)中的轉(zhuǎn)子(19)，其特征在于，該磁性軸承設(shè)備(1)為依據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的磁性軸承設(shè)備。
8.一種依據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的磁性軸承設(shè)備中的多路檢測單元(8)，用于確定一個泵的轉(zhuǎn)子(19)的特性，該多路檢測單元(8)包含一個保持構(gòu)件(809)和多個連接到該保持構(gòu)件的傳感器(81、82、83、84)，其中至少一個傳感器(81、82、83、84)為徑向位移傳感器(81)，并且至少一個傳感器(81、82、83、84)為軸向位移傳感器(82)。
9.如權(quán)利要求8所述的多路檢測單元(8)，其特征在于，所述保持構(gòu)件(809)適于設(shè)置在所述磁性軸承設(shè)備中，使得若從到轉(zhuǎn)動軸線(101)上的正交投影觀察，所述軸向軸承(6)的至少一部分設(shè)置在所述第一主動徑向軸承(5)和該多路檢測單元(8)之間。
10.如權(quán)利要求8或9所述的多路檢測單元(8)，其特征在于，所述保持構(gòu)件(809)適于設(shè)置在所述磁性軸承設(shè)備中，從而該多路檢測單元(8)至少部分延伸到該磁性軸承設(shè)備的軸向軸承(6，7)提供的空隙空間中。
11.如權(quán)利要求8至10中任一項所述的多路檢測單元(8)，其特征在于，該多路檢測單元包含的傳感器(81、82、83、84)中至少一個是角速度傳感器(83)。
全文摘要
公開了一種可旋轉(zhuǎn)地支撐軸桿(20)繞轉(zhuǎn)動軸線(101)轉(zhuǎn)動的磁性軸承設(shè)備(1)。該設(shè)備(1)包含一個第一主動徑向軸承(5)、一個或多個徑向位移傳感器(81)和一個軸向軸承(6，7)。若從到轉(zhuǎn)動軸線(101)上的正交投影觀察，該軸向軸承(6，7)的至少一部分設(shè)置在第一主動徑向軸承(5)和第一徑向位移傳感器(81)之間。還公開了一種包含上述的磁性軸承設(shè)備(1)和多路檢測單元(8)的真空泵。
文檔編號F16C39/06GK1842655SQ200480024664
公開日2006年10月4日 申請日期2004年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月17日
發(fā)明者菲利普·布勒, 拉爾索納·勒內(nèi) 申請人:梅科斯特拉克斯勒股份公司