[实用新型]一种两自由度内转子永磁偏置球形径向磁轴承

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种非接触磁悬浮轴承，尤其涉及一种两自由度内转子永磁偏置球形径向磁轴承。

背景技术

磁悬浮轴承分为纯电磁磁轴承和永磁偏置混合磁轴承，前者利用偏置电流提供偏置磁场，其电流较大、功耗大，后者利用永磁体替代纯电磁磁轴承中的偏置电流产生的偏置磁场，且永磁体产生的偏置磁场承担主要的承载力，电磁控制磁场提供辅助的调节力，可大大减小磁轴承控制电流，降低功放损耗，从而减小线圈匝数，缩小磁轴承体积，降低重量。所以永磁偏置磁轴承在磁悬浮鼓风机、磁悬浮电机、磁悬浮压缩机、磁悬浮储能飞轮、磁悬浮偏置动量轮、磁悬浮控制力矩陀螺等高速运动场合得到广泛应用。

磁悬浮陀螺仪利用磁悬浮轴承支承高速旋转的陀螺仪转子，消除了机械摩擦力矩带来的干扰，使陀螺转子工作在较高的转速状态，从而为陀螺转子提供较大的动量矩，使其具有很好的定轴性，从而提高陀螺仪的指向精度。当有径向扭动力矩作用于陀螺仪转子时，陀螺仪旋转轴将发生偏转，即发生陀螺漂移。因此，必须考虑磁轴承悬浮力对陀螺漂移的影响。

经分析表明，提高磁悬浮陀螺仪转子指向精度的前提是，陀螺仪转子的轴向平动控制和径向平动控制都对径向扭动控制没有干扰，即在X、Y和Z三个方向的平动必须与径向X和Y方向扭动完全解耦，这就要求磁轴承产生径向和轴向电磁力时，不会对陀螺转子产生偏转力矩。

现有技术中，授权专利ZL200510011271.8提出了一种永磁偏置内转子径向磁轴承，其磁极面为圆柱面。磁轴承工作时，转子所受的电磁吸力始终垂直于磁极表面。当陀螺仪转子惯性轴与磁轴承几何轴发生偏转时，磁轴承8个磁极面产生的电磁吸力大小不相等，且都不指向陀螺仪转子质心，即会对陀螺仪转子产生径向扭动的干扰力矩，驱使陀螺仪转子转轴偏离初始位置而产生陀螺漂移，降低了陀螺指向精度。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种精度高的两自由度内转子永磁偏置球形径向磁轴承。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

本实用新型的两自由度内转子永磁偏置球形径向磁轴承，主要由定子系统和转子系统两部分组成，定子系统主要包括：上球面定子铁心、下球面定子铁心、激磁线圈、隔磁环、上导磁环、下导磁环、永磁体、定子套筒和定子锁环；转子系统主要包括：球面转子铁心、转子套筒和转子锁环；上球面定子铁心组成4个定子磁极，下球面定子铁心组成4个定子磁极，共组成磁轴承上下两端8个定子磁极，分别组成X、Y轴正负方向的磁极，每个定子磁极绕制有激磁线圈，隔磁环位于上球面定子铁心和下球面定子铁心之间，上导磁环位于上球面定子铁心径向外侧，下导磁环位于下球面定子铁心径向外侧，永磁体位于上导磁环和下导磁环之间，上导磁环、下导磁环和永磁体位于定子套筒径向内侧，并通过定子锁环固定安装在定子套筒上，球面转子铁心位于转子套筒径向外侧，并通过转子锁环固定安装在转子套筒上，球面转子铁心外球面与上球面定子铁心内球面和下球面定子铁心内球面留有一定的间隙，形成空气气隙。

由上述本实用新型提供的技术方案可以看出，本实用新型实施例提供的两自由度内转子永磁偏置球形径向磁轴承，由于采用径向平动与径向扭动解耦控制的两自由度内转子永磁偏置球形径向磁轴承，可作为磁悬浮陀螺仪转子的无接触支承，使转子的径向平动与径向扭动控制完全解耦，消除径向平动控制对径向扭动控制的干扰，提高磁悬浮陀螺仪的指向精度。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的两自由度内转子永磁偏置球形径向磁轴承的轴向截面结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的两自由度内转子永磁偏置球形径向磁轴承的轴向端面结构示意图；

图3a为本实用新型实施例中上球面定子铁心和下球面定子铁心剖视图；

图3b为本实用新型实施例中上球面定子铁心和下球面定子铁心三维结构示意图；

图4a为本实用新型实施例中球面转子铁心剖视图；

图4b为本实用新型实施例中球面转子铁心三维结构示意图。

具体实施方式

下面将对本实用新型实施例作进一步地详细描述。

本实用新型的两自由度内转子永磁偏置球形径向磁轴承，其较佳的具体实施方式是：