[发明专利]一种磁悬浮稳定平台用多线圈轴向磁轴承

说明书

一种磁悬浮稳定平台用多线圈轴向磁轴承，由“山”字型定子和“U”字型转子组成，其中“山”字型定子由三个定子磁极构成，其中中间定子磁极缠绕有定子偏置线圈和定子控制线圈；“U”字型转子由三个转子磁极构成，其中第一转子磁极缠绕有第一转子控制线圈，第三转子磁极缠绕有第二转子控制线圈；中间转子磁极的中心线与中间定子磁极的中心线重合，圆周方向上共放置有八组“山”字型定子和“U”字型转子，其中四组“山”字型定子和“U”字型转子放置于推力盘的上方，并沿+X、‑X、+Y、‑Y方向放置；另外四组“山”字型定子和“U”字型转子对应放置于推力盘的下方，本发明所述结构可以大幅降低现有结构磁轴承的体积和重量。

技术领域

本发明涉及一种非接触磁悬浮轴承，特别是一种大承载力分体有限转角多线圈轴向磁轴承，可作为卫星平台、机载惯性稳定平台等具有有限转角的无接触支撑，特别适用于磁悬浮惯性稳定平台的非接触支承。

背景技术

常用磁悬浮轴承分电磁偏置式和永磁偏置加电磁控制的混合式磁悬浮轴承，前者采用偏置电流产生偏置磁场，具有刚度阻尼可调等优点；后者利用永磁体替代电流产生偏置磁场，永磁体产生的磁场承担主要的承载力，电磁磁场提供辅助的调节承载力，具有低功耗等优点。按照承载力的方向分类，磁轴承分为径向磁轴承和轴向磁轴承。对于现有的轴向磁轴承，发明专利200510011272.2公开了一种低功耗永磁偏置轴向磁轴承结构，利用第二气隙使得电磁磁路与永磁磁路解耦，发明专利201510585671.3公开了一种非对称永磁偏置轴向磁轴承，采用双U型定子铁心，利用正Z向和负Z向采用不同磁动势的非对称环形永磁体产生轴向两个方向不同的静态承载力，但是这两种结构所述的轴向磁轴承均为单自由度磁轴承，即仅仅可产生轴向方向的承载力；而发明专利200710098748.X公开了一种永磁偏置轴向磁轴承，发明专利200710098749.4公开了一种磁悬浮飞轮用轴向磁轴承，这两类磁轴承将轴向磁轴承在圆周上沿X和Y方向上分为四组磁极，通过控制每组磁极上线圈的电流方向，可实现转子的轴向平动自由度控制和两个径向偏转自由度控制。但是，当应用于承载500kg相机载荷的惯性平台这种大直径大尺寸大承载力的场合时，存在平台直径大导致轴承尺寸大幅增加，重量显著增大的问题。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，针对惯性稳定平台这类有限小转角的机构而言，提供一种分体式、可进行轴向平动和径向扭动控制的多线圈轴向磁轴承。

本发明的技术解决方案为：一种磁悬浮稳定平台用多线圈轴向磁轴承，由“山”字型定子(1)和“U”字型转子(2)组成，其中“山”字型定子由外侧定子磁极、中间定子磁极和内侧定子磁极构成，其中中间定子磁极缠绕有定子偏置线圈(31)和定子控制线圈(32)，定子偏置线圈(31)的径向方向高度与“山”字型定子(1)的外侧定子磁极以及内侧定子磁极在径向方向上的高度相等；“U”字型转子由第一转子磁极和第二转子磁极构成，其中第一转子磁极缠绕有第一转子控制线圈(4)，第二转子磁极缠绕有第二转子控制线圈(5)，“U”字型转子(2)的中心线与中间定子磁极的中心线重合，圆周方向上共放置有八组“山”字型定子(1)和“U”字型转子(2)，其中四组“山”字型定子(1)和“U”字型转子(2)放置于推力盘的上方，另外四组“山”字型定子(1)和“U”字型转子(2)放置于推力盘的下方，推力盘上方和下方的四组“山”字型定子(1)和“U”字型转子(2)沿+X、-X、+Y、-Y方向放置；四组“山”字型定子(1)和“U”字型转子(2)之间形成轴向磁气隙(6)。定子偏置线圈(31)通入偏置电流在轴向磁气隙(6)中形成偏置磁场，定子控制线圈(32)通入控制电流实现推力盘的沿Z方向的平动控制，第一转子控制线圈(4)和第二转子控制线圈(5)通入控制电流实现推力盘沿X和Y方向的偏转控制。