具有真空泵的布置以及对磁场进行补偿的方法
【专利摘要】本发明涉及具有真空泵的布置以及对磁场进行补偿的方法，所述真空泵具有转子和配有用于驱动转子的马达，其中设置了至少一个补偿线圈用于补偿真空泵的组件产生的干扰磁场此外本发明还涉及一种用于对至少一个布置在真空泵中，产生干扰磁场的组件的干扰磁场进行补偿的方法，其中至少一个补偿线圈对真空泵的至少一个组件的干扰磁场进行补偿。
【专利说明】具有真空泵的布置以及对磁场进行补偿的方法
[0001] 本发明涉及一种具有真空泵的布置以及一种用于对至少一个布置在真空泵中且 产生干扰磁场的组件（例如磁轴承和/或马达）的磁场进行补偿的方法。
[0002] 近几十年来在用于生成高真空和超高真空的真空技术中使用了涡轮分子泵 (Turbomolekularpumpe)。泵中真空的产生是基于转子且所述转子具有多个沿转子轴交错 的叶片轮缘（Schaufelkranz)，在其之间布置了在定子侧的静止的叶片轮缘。
[0003] 通常，转子在涡轮分子泵中借助至少一个径向布置的磁轴承被可旋转地支撑。所 述磁轴承在轴向上经常由第二轴承，例如确保轴向和径向稳定的滚珠轴承来支撑。
[0004] 例如从DE 10 2010 052 660 Al中已知此类涡轮分子泵。
[0005] 磁轴承通常由多个具有线圈状结构的环组成。所述环的均匀性在安装进涡轮分子 泵之前被测量且根据实际情况调节它们，使得尽可能消除各环的不均匀性。
[0006] 但是这种不均匀性通常不能彻底消除，从而使得涡轮分子泵运行时会产生合成磁 场。
[0007] 在许多的应用（这些应用在实践中是已知的）中，所述磁场不会产生干扰，特别是 因为它们相当小。
[0008] 但是若将涡轮分子泵用在高度敏感的设备上，例如用于抽空电子显微镜检查室的 气体的设备上，则例如由磁轴承和/或马达产生的干扰磁场可导致所谓的模糊度，即会导 致一定程度的图像不清晰。
[0009] 基于本发明的技术问题在于，提供一种涡轮分子泵，在所述涡轮分子泵中补偿至 少一个组件（例如磁轴承和/或马达）的可能的干扰磁场，而且还提供一种方法用于对至 少一个布置在涡轮分子泵中的组件（例如磁轴承和/或马达）的干扰磁场进行补偿，其可 以简单且经济地实现。
[0010] 该技术问题通过具有根据权利要求1的特征的真空泵以及通过具有根据权利要 求16的特征的方法得以解决。
[0011] 根据本发明的布置，该布置具有真空泵、具有转子以及具有用于驱动转子的马达， 其特征在于，布置了至少一个补偿线圈，用于对涡轮分子泵的组件所产生的干扰磁场进行 补偿。
[0012] 举例来说，产生干扰磁场的组件可以是至少一个磁轴承，借助该磁轴承来可旋转 地支撑转子。所述干扰磁场也可由驱动转子的马达产生。但是本发明的应用并不局限于这 些组件。
[0013] 有利地通过至少一个补偿线圈来生成幅度和方向可调节的场矢量(成<)。通过在线 圈中布置至少一个额外的线圈，通过线圈中的电流会产生幅度和方向可调节的场矢量碧， 借助它来补偿真空泵的至少一个组件产生的干扰磁场。
[0014] 有利地设置为，将补偿装置构造成从涡轮分子泵的驱动电子设备中导出旋转同步 的补偿基本频率以及第1次谐波到η > 2的第η次谐波的补偿装置。
[0015] 根据本发明的一个有利的实施形式，布置了三个线圈来对真空泵的至少一个组件 所产生的磁场进行补偿。
[0016] 通过这三个线圈有可能的是，相应地布置所述线圈在任意空间方向（X、Y、Z)上进 行补偿，因为干扰磁场的场矢量是有向向量。
[0017] 线圈有利地彼此布置成使得线圈的磁场彼此不平行，也就是说，这三个补偿线圈 的磁场有利地在三个空间方向上彼此取向。根据本发明特别优选的实施形式，三个线圈彼 此分别成90°角布置。有利地，将线圈的线圈平面布置成与转子轴垂直，并且将另外两个线 圈布置成分别与第一个线圈和另一个线圈垂直，也就是说，有利地将第二个线圈布置成与 转子轴平行且第三个线圈分别与前两个线圈呈90°角旋转。
[0018] 有可能只在一个平面上对干扰磁场进行补偿就够了。但是如果干扰磁场基本上完 全得到补偿的话，则会得到较好的结果，也就是说，各个空间方向X、Y和Z被分配有至少一 个补偿线圈，从而使得干扰磁场在三个或所有的空间方向X、Y和Z上得到补偿。
[0019] 在这种情况下有可能的是，各个空间方向X、Y和Z或至少一个空间方向X、Y或Z 只被分配了单个补偿线圈。各个单独的补偿线圈也能够分配有至少一个其他的线圈，优选 在同一轴上。在这种情况下，构成了补偿线圈对。在本发明的一种实施形式中，各个空间方 向有至少一个补偿线圈对，从而使得干扰磁场在所有空间方向X、Y和Z上都可得到补偿。
[0020] 补偿线圈对可按如下方式连接和/或操纵，即使得只能够给补偿线圈对的单个补 偿线圈供电。
[0021] 根据另一种有利的实施形式，至少一个补偿线圈由电导体的至少一个绕组构成。 这是构成补偿线圈最简单的方法。
[0022] 根据另一种有利的实施形式，布置了至少一个用于获取或测量干扰磁场的传感 器。在获取到干扰磁场时，能够以如下方式操作至少一个补偿线圈，即使得该干扰磁场基本 上或全部得到补偿。
[0023] 根据本发明的另一个有利的实施形式，除了用于生成补偿磁场的补偿线圈外还布 置了至少一个用于所述至少一个补偿线圈的电流供给。此外有意义的是，布置补偿装置，用 于根据所获取和/或测量的干扰磁场来控制和/或调节所述至少一个线圈中的电流。
[0024] 用至少一个线圈有利地产生幅度和方向可调节的场矢量蠢，以产生相应的补偿 场。
[0025] 有利地将补偿装置设计成使得补偿装置从真空泵的驱动电子设备中导出旋转同 步的补偿基本频率以及第1次谐波到η > 2的第η次谐波。
[0026] 导出用于进行有益的补偿所需的谐波。
[0027] 补偿电子设备也可通过感应线圈导出旋转同步的补偿基本频率。通过在至少一个 所述线圈中的电流的幅度和相位的变化来最小化合成场，则在例如电子显微镜中的移动载 荷的路径干扰也因此减少。
[0028] 线圈中电流的幅度和相位的变化如下：
[0029]
【权利要求】
1. 一种具有真空泵的布置，所述真空泵包括转子和配有用于驱动转子的马达，其特征 在于，设置了至少一个补偿线圈（46、48、50)，用于补偿涡轮分子泵（1)的组件（40、44)产生 的干扰磁场（Ik)。
2. 如权利要求1所述的具有真空泵的布置，其特征在于，布置了三个补偿线圈（46、48、 50)，用于补偿至少一个组件（40、44)的干扰磁场（)。
3. 如权利要求2所述的具有真空泵的布置，其特征在于，所述三个补偿线圈（46、48、 50)的磁场在三个空间方向上，优选分别成90°角彼此取向。
4. 如前述权利要求中任一项所述的具有真空泵的布置，其特征在于，至少一个补偿线 圈（46、48、50)由电导体的至少一个绕组构成。
5. 如前述权利要求中任一项所述的具有真空泵的布置，其特征在于，布置了至少一个 传感器（54)，用于获取或测量所述干扰磁场（Ist )或相位基准。
6. 如前述权利要求中任一项所述的具有真空泵的布置，其特征在于，布置了用于所述 至少一个补偿线圈（46、48、50)和补偿装置（52)的至少一个电流供给，用于根据所获取和/ 或测量的干扰磁场（)来控制和/或调节所述至少一个补偿线圈（46、48、50)中的电流。
7. 如前述权利要求中任一项所述的具有真空泵的布置，其特征在于，所述补偿装置 (52)被设计成单独操纵的补偿线圈（46、48、50)。
8. 如前述权利要求中任一项所述的具有真空泵的布置，其特征在于，产生干扰磁场的 至少一个组件为磁轴承（40)或电马达（44)，所述磁轴承特别地被构造成永磁轴承或主动 磁轴承。
9. 如前述权利要求中任一项所述的具有真空泵的布置，其特征在于，所述至少一个补 偿线圈被布置在真空泵中和/或被布置在真空泵上。
10. -种对磁场进行补偿的方法，用于对至少一个被布置在真空泵中且产生干扰磁场 的真空泵组件的磁场进行补偿，其特征在于，至少一个补偿线圈（46、48、50)，优选三个补偿 线圈，对真空泵（1)的至少一个组件（40、44)的干扰磁场（馬t )进行补偿。
11. 如权利要求10所述的方法，其特征在于，补偿装置（52)在至少一个补偿线圈（46、 48、50)中根据所获取和/或测量的干扰磁场（fse )来控制和/或调节电流。
12. 如权利要求10或11中任一项所述的方法，其特征在于，通过所述至少一个补偿线 圈（46、48、50)来生成幅度和方向可调节的场矢量（^ Λ)。
13. 如权利要求10到12中任一项所述的方法，其特征在于，所述补偿装置（52)从所述 真空泵（1)的驱动电子设备中导出旋转同步的补偿基本频率以及第1次谐波到η> 2的第 η次谐波。
14. 如权利要求10到13中任一项所述的方法，其特征在于，用传感器来获取所述真空 泵⑴的相位基准。
15. 如权利要求10到14中任一项所述的方法，其特征在于，对至少一个磁轴承或至少 一个电马达的干扰磁场进行补偿。
【文档编号】F04D19/04GK104454570SQ201410465395
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年9月12日 优先权日:2013年9月17日
【发明者】阿明·康拉德 申请人:普发真空有限公司