[发明专利]一种主被动内转子磁轴承

摘要

一种主被动内转子磁轴承，由U形被动部分内转子导磁环、内转子导磁体、内转子铁心、气隙、定子铁心、定子导磁环、定子永磁体、线圈、U形被动部分定子导磁环和被动部分气隙组成，其中每个定子铁心由4个磁极组成，分别组成X、Y轴正负方向的磁极，内转子铁心外表面与定子铁心内表面留有一定的间隙，形成气隙，U形被动部分定子导磁环位于两个定子铁心之间，定子铁心与U形被动部分定子导磁环之间有两个定子永磁体，U形被动部分内转子导磁环的外表面与U形被动部分定子导磁环的内表面之间形成被动部分气隙，本发明提高了磁悬浮控制力矩陀螺的输出力矩精度，减小了体积。

主权项

一种主被动内转子磁轴承，其特征在于：由U形被动部分内转子导磁环(1)、内转子导磁体(3)、内转子铁心(4)、气隙(5)、定子铁心(6)、定子导磁环(7)、定子永磁体(8)、线圈(9)、U形被动部分定子导磁环(10)和被动部分气隙(2)组成，其中每个定子铁心(6)由4个磁极组成，两个定子铁心(6)组成磁轴承上下两端8个磁极，分别组成X、Y轴正负方向的磁极，每个定子铁心(6)的磁极上绕制有线圈(9)，定子铁心(6)内部为内转子铁心(4)，内转子铁心(4)内部为内转子导磁体(3)，内转子铁心(4)外表面与定子铁心(6)内表面留有一定的间隙，形成气隙(5)，定子铁心(6)的径向外部为定子导磁环(7)，一个U形被动部分定子导磁环(10)位于两个定子铁心(6)之间，定子铁心(6)与U形被动部分定子导磁环(10)之间有两个定子永磁体(8)，U形被动部分定子导磁环(10)的径向内部为U形被动部分内转子导磁环(1)，U形被动部分内转子导磁环(1)的外表面与U形被动部分定子导磁环(10)的内表面之间留有一定间隙，形成被动部分气隙(2)，永磁磁路为两个部分，一部分为：磁通从上端定子永磁体N极出发，通过定子导磁环、上端定子铁心、上端气隙、上端内转子铁心、上端内转子导磁体、上端U形被动部分内转子导磁环的齿、上端被动部分气隙、上端U形被动部分定子导磁环的齿、定子导磁环回到上端定子永磁体的S极；第二部分为：磁通从下端定子永磁体N极出发，通过定子导磁环、下端定子铁心、下端气隙、下端内转子铁心、下端内转子导磁体、下端U形被动部分内转子导磁环的齿、下端被动部分气隙、下端U形被动部分定子导磁环的齿、定子导磁环回到下端定子永磁体的S极；所述的每个定子铁心(6)的磁极绕制有线圈(9)为单独控制，以实现磁轴承转动部分的径向平动控制和径向扭转控制，即实现磁轴承转动部分沿x和y方向的两个平动自由度控制和绕x及y方向的两个扭转自由度控制，共四个自由度，所述的“单独控制”指的是各个线圈中的电流没有直接联系，是通过功放根据位移传感器检测到的探测气隙变化对每个定子磁极线圈进行通电，实现磁轴承转动部分的径向平动和径向扭动，利用中间的U形被动部分定子导磁环和U形被动部分内转子导磁环通过轴向位移产生的磁偏拉力实现磁轴承转动部分的轴向平动；如果利用中间部分的U形被动部分定子导磁环和U形被动部分内转子导磁环提供被动的轴向平动力和x向及y向的径向扭转力，主动部分的定子铁心仅提供径向x方向和y方向的平动力，则所述磁轴承可实现两个平动自由度控制；为减小U形被动部分定子导磁环(10)和U形被动部分内转子导磁环(1)之间的漏磁，U形被动部分内转子导磁环(1)和U形被动部分定子导磁环(10)中U形槽的轴向长度设计为U形被动部分内转子导磁环(1)的齿或U形被动部分定子导磁环(10)的齿的轴向长度的4倍；同时为了减小定子永磁体的漏磁，U形被动部分定子导磁环(10)与定子铁心(6)之间的轴向距离为定子铁心6轴向长度的3倍。