利用高速旋转的动叶轮将动量传给气体分子，使气体产生定向流动而抽气的真空泵。涡轮分子泵的优点是启动快，能抗各种射线的照射，耐大气冲击，无气体存储和解吸效应，无油蒸气污染或污染很少，能获得清洁的超高真空。涡轮分子泵广泛用于高能加速器、可控热核反应装置、重粒子加速器和高级电子器件制造等方面。 
结构和工作原理
 　1958年，联邦德国的W.贝克首次提出有实用价值的涡轮分子泵，以后相继出现了各种不同结构的分子泵，主要有立式和卧式两种,图1为立式涡轮分子泵的结构图。涡轮分子泵主要由泵体、带叶片的转子(即动叶轮)、静叶轮和驱动系统等组成。动叶轮外缘的线速度高达气体分子热运动的速度(一般为150～400米／秒)。单个叶轮的压缩比很小，涡轮分子泵要由十多个动叶轮和静叶轮组成。动叶轮和静叶轮交替排列。动、静叶轮几何尺寸基本相同,但叶片倾斜角相反。图2为20个动叶轮组成的整体式转子。每两个动叶轮之间装一个静叶轮。静叶轮外缘用环固定并使动、静叶轮间保持1毫米左右的间隙,动叶轮可在静叶轮间自由旋转。 

图：涡轮分子泵的动、静叶片图

图1：立式涡轮分子泵的结构图

图3：动叶片的工作示意图

     图3为一个动叶片的工作示意图。在运动叶片两侧的气体分子呈漫散射。在叶轮左侧(图3a),当气体分子到达A点附近时，在角度α1内反射的气体分子回到左侧；在角度β1内反射的气体分子一部分回到左侧，另一部分穿过叶片到达右侧；在角度γ1内反射的气体分子将直接穿过叶片到达右侧。同理，在叶轮右侧(图3b),当气体分子入射到B点附近时，在α2角度内反射的气体分子将返回右侧；在β2角度内反射的气体分子一部分到达左侧，另一部分返回右侧；在γ2角度内反射的气体分子穿过叶片到达左侧。倾斜叶片的运动使气体分子从左侧穿过叶片到达右侧，比从右侧穿过叶片到达左侧的几率大得多。叶轮连续旋转，气体分子便不断地由左侧流向右侧，从而产生抽气作用。 
　　性能和特点
 　泵的排气压力与进气压力之比称为压缩比。压缩比除与泵的级数和转速有关外，还与气体种类有关。分子量大的气体有高的压缩比。对氮(或空气)的压缩比为108～109;对氢为102～104；对分子量大的气体如油蒸气则大于1010。泵的极限压力为10-9帕,工作压力范围为10-1～10-8帕,抽气速率为几十到几千升每秒(1升＝10-3米3)。涡轮分子泵必须在分子流状态(气体分子的平均自由程远大于导管截面最大尺寸的流态)下工作才能显示出它的优越性,因此要求配有工作压力为1～10-2帕的前级真空泵。分子泵本身由转速为10000～60000转／分的中频电动机直联驱动。 

涡轮分子泵是一种精密高速旋转机械，在设计过程中对主轴、转子等关键件的设计作科学准确的计算、校核尤为重要。文章阐述了借助PRO/E、PRO/MECHANICA 软件（试用版）对涡轮分子泵的涡轮叶片进行结构设计、有限元分析（应力分析及位移分析），大大提高了设计的准确率、增强了设计的可靠性及缩短了产品的研发周期。把CAD、CAE 有效地应用于实际的产品结构设计中，将会对产品的研发起很大的作用。
　　涡轮分子泵是一种精密高速旋转机械系统，主要用来获得高真空和超高真空。目前国内外飞速发展的半导体电子产业、半导体照明产业、平板显示产业、太阳能电池产业、光学元器件产业、薄膜产业推动了分子泵的快速发展；与此同时，介于时代及行业的迫切要求，在分子泵的设计过程中，一种“短周期性、高可靠性”的设计理念应运而生，然而分子泵的设计本身就是一个相对比较复杂的过程，要实现“短周期性、高可靠性”的设计理念，单凭传统的设计方法远远做不到，必须借助当今的主流CAD、CAE 软件协作方可实现。
　　PRO/MECHANICA 是PTC 公司开发的有限元分析软件，该软件与该公司的PRO/E 完全无缝集成，即通过PRO/E 构建的3D 几何模型，可以直接引入PRO/MECHANICA 里做结构或热力学分析， 而当3D 几何结构有变更时，PRO/MECHANICA 里所建立的结构或热力学分析经过简单的“分析更新”即可方便让分析结果随着更新， 完全做到无数据损失， 这样，PRO/MECHANICA 就能让结构设计师们将精力集中在设计工作上，在设计初期就能因为结合了分析，实时优化结构，而缩短整个设计周期，从而降低设计成本，这也是其他主流CAE 软件无法比拟的优点。
　　文章描述了在涡轮分子泵（以本公司研发的FF250- 250/1600 型复合分子泵为例）的设计中，以关重件之一（涡轮转片）为例，巧妙借助PRO/E、PRO/MECHANICA 软件对其进行3D 结构设计及分析，很大程度上缩短了研发周期，提高了产品结构设计的可靠性，真正实现了“短周期性、高可靠性”的设计理念。
1、叶片的设计及结构分析
1.1、叶片的3D 结构设计
　　在PRO/E 环境下建立叶片的3D 设计模型，该叶片参数：叶片厚度7 mm、叶片孔径74 mm、叶齿顶径257 mm、叶齿根径134 mm、叶齿倾角40°、叶齿厚度2.5 mm、齿数38 齿、凸缘厚度12 mm、凸缘外径109 mm、连接孔6-Φ8.4 均布，其3D 结构如图1 所示。

2、结束语
　　应用无缝集成软件PRO/E 与PRO/MECHANICA对机械产品的结构进行优化设计及有限元分析，会大大缩短产品研发周期，同时，结构分析数据为产品的设计提供了强有力的技术支撑，使产品的设计更可靠，更准确。一般地，将理论分析数据（如应力、位移数据）乘以一个安全因子S（经验值）即可作为产品实际相应数据，S 取1.1~1.2。本文提供的涡轮分子泵叶片的结构设计与分析，就是应用PRO/E 与PRO/MECHANICA 设计的一个成功案例。