CN106767744A - 一种隐式洛伦兹力偏转磁轴承 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种隐式洛伦兹力偏转磁轴承，主要由转子系统和定子系统两部分组成，转子系统主要包括：外安装套、外磁钢、外导磁环、外隔磁环、外导磁锁母、导磁盘、转盘、外组件锁母、内安装套、内磁钢、内导磁环、内隔磁环、内导磁锁母、内组件锁母；定子系统主要包括：定子骨架、铝基板、绕组和环氧树脂胶。本发明采用多圈磁钢内置方案，增大了气隙磁场强度，降低了悬浮功耗，提高了输出力矩大小，利用导磁环的顺磁功能，减弱了磁钢因拼接缝隙引起的磁密波动，提高了磁密均匀性。此外，磁极材料为导磁材料，利于磁极表面高精度加工，降低了对磁钢尺寸精度和表面粗糙度要求。

Description

一种隐式洛伦兹力偏转磁轴承

技术领域

本发明涉及一种非接触磁悬浮轴承，尤其涉及一种隐式洛伦兹力偏转磁轴承。

背景技术

飞轮通过角动量交换实现对航天器姿态高精度控制，广泛应用于卫星、空间探测器等航天器平台。传统的机械飞轮存在摩擦磨损，振动较大等缺点，降低了控制力矩精度。磁悬浮飞轮采用磁轴承悬浮支承，消除了机械轴承的摩擦磨损，无需润滑，可高速旋转，是航天器平台的理想惯性执行机构。磁悬浮飞轮在转速方面的优势，使其既能工作在反作用状态用作反作用飞轮，又能工作在偏置状态用作偏置动量轮，进一步提高转速还能用于姿控储能两用飞轮。对于五自由度全主动控制的磁悬浮飞轮还能用作大力矩偏置动量轮，能够输出瞬间大控制力矩。消除磁悬浮高速飞轮转子平动悬浮对偏转悬浮干扰后，高速转子还具有敏感功能，可用于磁悬浮陀螺飞轮。力矩模式下，利用偏转磁轴承产生偏转力矩迫使高速转子发生进动，输出瞬间大力矩；敏感模式下，利用偏转磁轴承产生的高精度偏转力矩补偿偏转干扰力矩，使高速转子具有很好的定轴性。

论文《一种磁悬浮陀螺飞轮方案设计与关键技术分析》提出了一种纯洛伦兹力磁轴承构型的磁悬浮陀螺飞轮，利用一个轴向洛伦兹力磁轴承实现转子轴向平动悬浮和径向两自由度偏转悬浮，采用一个径向洛伦兹力磁轴承控制转子径向平动。由于洛伦兹力磁轴承气隙较大，导致其承载力低，承载功耗大。为克服纯洛伦兹力磁轴承构型的磁悬浮飞轮承载力低和承载功耗大的缺点，授权专利201110253688.0提出了一种磁阻力-洛伦兹力构型的磁悬浮陀螺飞轮，采用三自由度永磁偏置锥形磁轴承实现转子三自由度平动悬浮，利用洛伦兹力磁轴承实现转子径向两自由度偏转控制。永磁偏置磁轴承气隙为锥壳状，偏转状态下，锥壳发生变化，气隙内磁密亦发生变化，致使转子锥形磁极处的电磁力大小不等，引起了一定的偏转负力矩，即平动磁轴承会产生偏转干扰力矩。为克服论文《一种磁悬浮陀螺飞轮方案设计与关键技术分析》承载力低和承载功耗大和授权专利201110253688.0控制精度低的缺点，专利201510813055.9提出了一种内转子磁悬浮球面陀螺飞轮，采用洛伦兹力磁轴承控制转子径向两自由度偏转，利用磁阻力球面磁轴承控制转子三自由度平动。由于磁阻力球面磁轴承气隙为球壳状，偏转前后气隙形状不会改变，气隙磁密均匀度较好，消除了偏转负力矩，提高了悬浮精度。上述磁悬浮陀螺飞轮方案均利用洛伦兹力磁轴承控制转子径向两自由度偏转悬浮。其洛伦兹力磁轴承中的磁钢位于端部，磁路边缘效应明显，漏磁严重，磁密均匀度较差。此外，因磁钢尺寸较大，必须采用拼接结构，磁钢拼接缝隙处存在磁密波动，进一步降低了磁密均匀性。专利201610597382.X提出了一种双永磁体偏转洛伦兹力磁轴承，将磁钢放置于导磁环内部，降低了漏磁，消除了磁钢拼接缝隙引起的磁密波动，提高了气隙磁密的均匀度和偏转力矩精度，但磁钢内置后，磁钢离气隙较远，气隙磁密存在明显下降。

发明内容

本发明的目的是提供一种高磁场强度、高磁密均匀性和高控制力矩精度的隐式洛伦兹力偏转磁轴承。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的隐式洛伦兹力偏转磁轴承，主要由转子系统和定子系统组成，转子系统主要包括：外安装套、外上磁钢、外中磁钢、外下磁钢、外上导磁环、外下导磁环、外上隔磁环、外中隔磁环、外下隔磁环、外上导磁锁母、外下导磁锁母、导磁盘、转盘、外组件锁母、内安装套、内上磁钢、内中磁钢、内下磁钢、内上导磁环、内下导磁环、内上隔磁环、内中隔磁环、内下隔磁环、内上导磁锁母、内下导磁锁母和内组件锁母；定子系统主要包括：定子骨架、铝基板、左绕组、右绕组、前绕组、后绕组和环氧树脂胶；外安装套位于外上磁钢、外中磁钢、外下磁钢、外上导磁环、外下导磁环、外上隔磁环、外中隔磁环、外下隔磁环、外上导磁锁母和外下导磁锁母的径向外侧，外上磁钢、外中磁钢和外下磁钢分别位于外安装套的径向内侧上端、径向内侧中心位置和径向内侧下端位置，外上导磁环位于外上磁钢和外中磁钢之间，外下导磁环位于外中磁钢和外下磁钢之间，外上隔磁环、外中隔磁环和外下隔磁环分别位于外上磁钢、外中磁钢和外下磁钢的径向内侧，外上导磁锁母位于外上磁钢和外上隔磁环的轴向上端，外下导磁锁母位于外下磁钢和外下隔磁环的轴向下端，外上磁钢、外中磁钢、外下磁钢、外上导磁环、外下导磁环、外上隔磁环、外中隔磁环和外下隔磁环通过外上导磁锁母和外下导磁锁母与外安装套之间的螺纹配合固定安装在外安装套上，导磁盘位于外安装套和外上导磁锁母的轴向上端，导磁盘位于转盘环形槽顶端，外安装套、外上磁钢、外中磁钢、外下磁钢、外上导磁环、外下导磁环、外上隔磁环、外中隔磁环、外下隔磁环、外上导磁锁母和外下导磁锁母位于转盘环形槽外壁径向内侧，并通过外组件锁母与转盘之间的螺纹配合固定安装在转盘上，内安装套位于内上磁钢、内中磁钢、内下磁钢、内上导磁环、内下导磁环、内上隔磁环、内中隔磁环、内下隔磁环、内上导磁锁母和内下导磁锁母的径向内侧，内上磁钢、内中磁钢和内下磁钢分别位于内安装套的径向外侧上端、径向外侧中心和径向外侧下端，内上导磁环位于内上磁钢和内中磁钢之间，内下导磁环位于内中磁钢和内下磁钢之间，内上隔磁环、内中隔磁环和内下隔磁环分别位于内上磁钢、内中磁钢和内下磁钢的径向外侧，内上导磁锁母位于内上磁钢和内上隔磁环的轴向上端，内下导磁锁母位于内下磁钢和内下隔磁环的轴向下端，内上磁钢、内中磁钢、内下磁钢、内上导磁环、内下导磁环、内上隔磁环、内中隔磁环和内下隔磁环通过内上导磁锁母和内下导磁锁母与内安装套之间的螺纹配合固定安装在内安装套上，内安装套、内上磁钢、内中磁钢、内下磁钢、内上导磁环、内下导磁环、内上隔磁环、内中隔磁环、内下隔磁环、内上导磁锁母和内下导磁锁母位于转盘环形槽内壁径向外侧，并通过内组件锁母与转盘之间的螺纹配合固定安装在转盘上，定子骨架位于外上导磁环、外下导磁环、外上隔磁环、外中隔磁环和外下隔磁环的径向内侧，铝基板位于定子骨架径向外侧下方，左绕组、右绕组、前绕组和后绕组分别位于定子骨架的左端径向外侧、右端径向外侧、前端径向外侧和后端径向外侧，并通过环氧树脂胶固定安装在定子骨架上，外上导磁环、外下导磁环、外上隔磁环、外中隔磁环和外下隔磁环的径向内侧和内上导磁环、内下导磁环、内上隔磁环、内中隔磁环和内下隔磁环的径向外侧之间形成空气气隙。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的隐式洛伦兹力偏转磁轴承，高磁场强度、高磁密均匀性、高力矩精度，可用于磁悬浮陀螺飞轮转子的两自由度偏转悬浮支承。

附图说明

图1为本发明实施例提供的隐式洛伦兹力偏转磁轴承的径向X向剖视图；

图2为本发明实施例提供的隐式洛伦兹力偏转磁轴承的径向Y向剖视图；

图3为本发明实施例中的转子系统的剖视图；

图4为本发明实施例中的定子系统的剖视图；

图5a为本发明实施例中的定子骨架的剖视图；

图5b为本发明实施例中的定子骨架的三维结构示意图；

图6为本发明实施例中的外安装套、外上磁钢、外中磁钢、外下磁钢、外上导磁环、外下导磁环、外上隔磁环、外中隔磁环、外下隔磁环、外上导磁锁母和外下导磁锁母组成的组件剖视图；

图7为本发明实施例中的内安装套、内上磁钢、内中磁钢、内下磁钢、内上导磁环、内下导磁环、内上隔磁环、内中隔磁环、内下隔磁环、内上导磁锁母和内下导磁锁母组成的组件剖视图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

本发明的隐式洛伦兹力偏转磁轴承，其较佳的具体实施方式是：

主要由转子系统和定子系统组成，转子系统主要包括：外安装套、外上磁钢、外中磁钢、外下磁钢、外上导磁环、外下导磁环、外上隔磁环、外中隔磁环、外下隔磁环、外上导磁锁母、外下导磁锁母、导磁盘、转盘、外组件锁母、内安装套、内上磁钢、内中磁钢、内下磁钢、内上导磁环、内下导磁环、内上隔磁环、内中隔磁环、内下隔磁环、内上导磁锁母、内下导磁锁母和内组件锁母；定子系统主要包括：定子骨架、铝基板、左绕组、右绕组、前绕组、后绕组和环氧树脂胶；外安装套位于外上磁钢、外中磁钢、外下磁钢、外上导磁环、外下导磁环、外上隔磁环、外中隔磁环、外下隔磁环、外上导磁锁母和外下导磁锁母的径向外侧，外上磁钢、外中磁钢和外下磁钢分别位于外安装套的径向内侧上端、径向内侧中心位置和径向内侧下端位置，外上导磁环位于外上磁钢和外中磁钢之间，外下导磁环位于外中磁钢和外下磁钢之间，外上隔磁环、外中隔磁环和外下隔磁环分别位于外上磁钢、外中磁钢和外下磁钢的径向内侧，外上导磁锁母位于外上磁钢和外上隔磁环的轴向上端，外下导磁锁母位于外下磁钢和外下隔磁环的轴向下端，外上磁钢、外中磁钢、外下磁钢、外上导磁环、外下导磁环、外上隔磁环、外中隔磁环和外下隔磁环通过外上导磁锁母和外下导磁锁母与外安装套之间的螺纹配合固定安装在外安装套上，导磁盘位于外安装套和外上导磁锁母的轴向上端，导磁盘位于转盘环形槽顶端，外安装套、外上磁钢、外中磁钢、外下磁钢、外上导磁环、外下导磁环、外上隔磁环、外中隔磁环、外下隔磁环、外上导磁锁母和外下导磁锁母位于转盘环形槽外壁径向内侧，并通过外组件锁母与转盘之间的螺纹配合固定安装在转盘上，内安装套位于内上磁钢、内中磁钢、内下磁钢、内上导磁环、内下导磁环、内上隔磁环、内中隔磁环、内下隔磁环、内上导磁锁母和内下导磁锁母的径向内侧，内上磁钢、内中磁钢和内下磁钢分别位于内安装套的径向外侧上端、径向外侧中心和径向外侧下端，内上导磁环位于内上磁钢和内中磁钢之间，内下导磁环位于内中磁钢和内下磁钢之间，内上隔磁环、内中隔磁环和内下隔磁环分别位于内上磁钢、内中磁钢和内下磁钢的径向外侧，内上导磁锁母位于内上磁钢和内上隔磁环的轴向上端，内下导磁锁母位于内下磁钢和内下隔磁环的轴向下端，内上磁钢、内中磁钢、内下磁钢、内上导磁环、内下导磁环、内上隔磁环、内中隔磁环和内下隔磁环通过内上导磁锁母和内下导磁锁母与内安装套之间的螺纹配合固定安装在内安装套上，内安装套、内上磁钢、内中磁钢、内下磁钢、内上导磁环、内下导磁环、内上隔磁环、内中隔磁环、内下隔磁环、内上导磁锁母和内下导磁锁母位于转盘环形槽内壁径向外侧，并通过内组件锁母与转盘之间的螺纹配合固定安装在转盘上，定子骨架位于外上导磁环、外下导磁环、外上隔磁环、外中隔磁环和外下隔磁环的径向内侧，铝基板位于定子骨架径向外侧下方，左绕组、右绕组、前绕组和后绕组分别位于定子骨架的左端径向外侧、右端径向外侧、前端径向外侧和后端径向外侧，并通过环氧树脂胶固定安装在定子骨架上，外上导磁环、外下导磁环、外上隔磁环、外中隔磁环和外下隔磁环的径向内侧和内上导磁环、内下导磁环、内上隔磁环、内中隔磁环和内下隔磁环的径向外侧之间形成空气气隙。

所述的外上导磁环、外下导磁环、外上导磁锁母、外下导磁锁母、导磁盘、内上导磁环、内下导磁环、内上导磁锁母和内下导磁锁母均为强导磁率的1J50或1J22棒材材料。所述的外安装套、外上隔磁环、外中隔磁环、外下隔磁环、外组件锁母、内安装套、内上隔磁环、内中隔磁环、内下隔磁环、内组件锁母和铝基板均为导热性能较好的硬铝合金2A12或超硬铝合金7A09棒材材料。所述的外上磁钢、外中磁钢、外下磁钢、内上磁钢、内中磁钢和内下磁钢均为钕铁硼合金或衫钴合金硬磁材料，且均为轴向充磁，其充磁方向依次为：上S下N、上N下S、上S下N、上N下S、上S下N、上N下S或为上N下S、上S下N、上N下S、上S下N、上N下S、上S下N。所述的定子骨架为耐高温高强度的聚酰亚胺材料。所述的环氧树脂胶固化环境为常温真空环境，固化时间不低于72小时。

上述方案的原理是：本发明中的一种隐式洛伦兹力偏转磁轴承，可控制转子沿径向两自由度偏转，通过外上磁钢、外中磁钢、外下磁钢、内上磁钢、内中磁钢和内下磁钢产生恒定永磁磁场，利用两对成对通电线圈在永磁场中产生大小相等方向相反的安培力组成力偶，控制转子径向两自由度偏转。本发明的+X通道永磁磁路为：上部磁通从外上磁钢的N极出发，经过外上导磁环、气隙上端、左绕组上端和内上导磁环，到达内上磁钢的S极，从内上磁钢的N极流出，经过内上导磁锁母、导磁盘和外上导磁锁母，回到外上磁钢的S极；中部磁通从外中磁钢的N极出发，经过外上导磁环、气隙上端、左绕组上端和内上导磁环，到达内中磁钢的S极，从内中磁钢的N极流出，经过内下导磁环、气隙下端、左绕组下端和外下导磁环回到外中磁钢的S极；下部磁通从外下磁钢的N极出发，经过外下导磁锁母、气隙底端和内下导磁锁母，到达内下磁钢的S极，从内下磁钢的N极流出，经过内下导磁环、气隙下端、左绕组下端和外下导磁环回到外下磁钢的S极。-X通道永磁磁路为：上部磁通从外上磁钢的N极出发，经过外上导磁环、气隙上端、右绕组上端和内上导磁环，到达内上磁钢的S极，从内上磁钢的N极流出，经过内上导磁锁母、导磁盘和外上导磁锁母，回到外上磁钢的S极；中部磁通从外中磁钢的N极出发，经过外上导磁环、气隙上端、右绕组上端和内上导磁环，到达内中磁钢的S极，从内中磁钢的N极流出，经过内下导磁环、气隙下端、右绕组下端和外下导磁环回到外中磁钢的S极；下部磁通从外下磁钢的N极出发，经过外下导磁锁母、气隙底端和内下导磁锁母，到达内下磁钢的S极，从内下磁钢的N极流出，经过内下导磁环、气隙下端、右绕组下端和外下导磁环回到外下磁钢的S极。Y方向磁路如图2所示，与X方向类似。

本发明与现有技术相比的优点在于：本发明采用六圈内置隐式磁钢方案，与外置显式磁钢方案相比，消除了整圈拼接磁钢因拼接缝隙引起的磁密波动，提高了磁密均匀性和轴承偏转力矩精度，与两圈隐式磁钢方案相比，增大了磁极处的气隙磁密，提高了轴承的偏转电流刚度。此外，磁极面为导磁材料，有利于磁极表面的高平面度和高光洁度加工，降低了对磁钢的尺寸精度和表面精度要求。

具体实施例：

如图1、2所示，一种隐式洛伦兹力偏转磁轴承，主要由转子系统和定子系统组成，转子系统主要包括：外安装套1、外上磁钢2A、外中磁钢2B、外下磁钢2C、外上导磁环3A、外下导磁环3B、外上隔磁环4A、外中隔磁环4B、外下隔磁环4C、外上导磁锁母5A、外下导磁锁母5B、导磁盘6、转盘7、外组件锁母8、内安装套9、内上磁钢10A、内中磁钢10B、内下磁钢10C、内上导磁环11A、内下导磁环11B、内上隔磁环12A、内中隔磁环12B、内下隔磁环12C、内上导磁锁母13A、内下导磁锁母13B、内组件锁母14；定子系统主要包括：定子骨架15、铝基板16、左绕组17A、右绕组17B、前绕组17C、后绕组17D和环氧树脂胶18；外安装套1位于外上磁钢2A、外中磁钢2B、外下磁钢2C、外上导磁环3A、外下导磁环3B、外上隔磁环4A、外中隔磁环4B、外下隔磁环4C、外上导磁锁母5A和外下导磁锁母5B的径向外侧，外上磁钢2A、外中磁钢2B和外下磁钢2C分别位于外安装套1的径向内侧上端、径向内侧中心位置和径向内侧下端位置，外上导磁环3A位于外上磁钢2A和外中磁钢2B之间，外下导磁环3B位于外中磁钢2B和外下磁钢2C之间，外上隔磁环4A、外中隔磁环4B和外下隔磁环4C分别位于外上磁钢2A、外中磁钢2B和外下磁钢2C的径向内侧，外上导磁锁母5A位于外上磁钢2A和外上隔磁环4A的轴向上端，外下导磁锁母5B位于外下磁钢2C和外下隔磁环4C的轴向下端，外上磁钢2A、外中磁钢2B、外下磁钢2C、外上导磁环3A、外下导磁环3B、外上隔磁环4A、外中隔磁环4B和外下隔磁环4C通过外上导磁锁母5A和外下导磁锁母5B与外安装套1之间的螺纹配合固定安装在外安装套1上，导磁盘6位于外安装套1和外上导磁锁母5A的轴向上端，导磁盘6位于转盘7环形槽顶端，外安装套1、外上磁钢2A、外中磁钢2B、外下磁钢2C、外上导磁环3A、外下导磁环3B、外上隔磁环4A、外中隔磁环4B、外下隔磁环4C、外上导磁锁母5A和外下导磁锁母5B位于转盘7环形槽外壁径向内侧，并通过外组件锁母8与转盘7之间的螺纹配合固定安装在转盘7上，内安装套9位于内上磁钢10A、内中磁钢10B、内下磁钢10C、内上导磁环11A、内下导磁环11B、内上隔磁环12A、内中隔磁环12B、内下隔磁环12C、内上导磁锁母13A和内下导磁锁母13B的径向内侧，内上磁钢10A、内中磁钢10B和内下磁钢10C分别位于内安装套9的径向外侧上端、径向外侧中心和径向外侧下端，内上导磁环11A位于内上磁钢10A和内中磁钢10B之间，内下导磁环11B位于内中磁钢10B和内下磁钢10C之间，内上隔磁环12A、内中隔磁环12B和内下隔磁环12C分别位于内上磁钢10A、内中磁钢10B和内下磁钢10C的径向外侧，内上导磁锁母13A位于内上磁钢10A和内上隔磁环12A的轴向上端，内下导磁锁母13B位于内下磁钢10C和内下隔磁环12C的轴向下端，内上磁钢10A、内中磁钢10B、内下磁钢10C、内上导磁环11A、内下导磁环11B、内上隔磁环12A、内中隔磁环12B和内下隔磁环12C通过内上导磁锁母13A和内下导磁锁母13B与内安装套9之间的螺纹配合固定安装在内安装套9上，内安装套9、内上磁钢10A、内中磁钢10B、内下磁钢10C、内上导磁环11A、内下导磁环11B、内上隔磁环12A、内中隔磁环12B、内下隔磁环12C、内上导磁锁母13A和内下导磁锁母13B位于转盘7环形槽内壁径向外侧，并通过内组件锁母14与转盘7之间的螺纹配合固定安装在转盘7上，定子骨架15位于外上导磁环3A、外下导磁环3B、外上隔磁环4A、外中隔磁环4B和外下隔磁环4C的径向内侧，铝基板16位于定子骨架15径向外侧下方，左绕组17A、右绕组17B、前绕组17C和后绕组17D分别位于定子骨架15的左端径向外侧、右端径向外侧、前端径向外侧和后端径向外侧，并通过环氧树脂胶18固定安装在定子骨架15上，外上导磁环3A、外下导磁环3B、外上隔磁环4A、外中隔磁环4B和外下隔磁环4C的径向内侧和内上导磁环11A、内下导磁环11B、内上隔磁环12A、内中隔磁环12B和内下隔磁环12C的径向外侧之间形成空气气隙19。

图3为本发明技术解决方案的转子系统的剖视图，转子系统主要包括：外安装套1、外上磁钢2A、外中磁钢2B、外下磁钢2C、外上导磁环3A、外下导磁环3B、外上隔磁环4A、外中隔磁环4B、外下隔磁环4C、外上导磁锁母5A、外下导磁锁母5B、导磁盘6、转盘7、外组件锁母8、内安装套9、内上磁钢10A、内中磁钢10B、内下磁钢10C、内上导磁环11A、内下导磁环11B、内上隔磁环12A、内中隔磁环12B、内下隔磁环12C、内上导磁锁母13A、内下导磁锁母13B和内组件锁母14；外安装套1位于外上磁钢2A、外中磁钢2B、外下磁钢2C、外上导磁环3A、外下导磁环3B、外上隔磁环4A、外中隔磁环4B、外下隔磁环4C、外上导磁锁母5A和外下导磁锁母5B的径向外侧，外上磁钢2A、外中磁钢2B和外下磁钢2C分别位于外安装套1的径向内侧上端、径向内侧中心和径向内侧下端，外上导磁环3A位于外上磁钢2A和外中磁钢2B之间，外下导磁环3B位于外中磁钢2B和外下磁钢2C之间，外上隔磁环4A、外中隔磁环4B和外下隔磁环4C分别位于外上磁钢2A、外中磁钢2B和外下磁钢2C的径向内侧，外上导磁锁母5A位于外上磁钢2A和外上隔磁环4A的轴向上端，外下导磁锁母5B位于外下磁钢2C和外下隔磁环4C的轴向下端，外上磁钢2A、外中磁钢2B、外下磁钢2C、外上导磁环3A、外下导磁环3B、外上隔磁环4A、外中隔磁环4B和外下隔磁环4C通过外上导磁锁母5A和外下导磁锁母5B与外安装套1之间的螺纹配合固定安装在外安装套1上，导磁盘6位于外安装套1和外上导磁锁母5A的轴向上端，导磁盘6位于转盘7环形槽顶端，外安装套1、外上磁钢2A、外中磁钢2B、外下磁钢2C、外上导磁环3A、外下导磁环3B、外上隔磁环4A、外中隔磁环4B、外下隔磁环4C、外上导磁锁母5A和外下导磁锁母5B位于转盘7环形槽外壁径向内侧，并通过外组件锁母8与转盘7之间的螺纹配合固定安装在转盘7上，内安装套9位于内上磁钢10A、内中磁钢10B、内下磁钢10C、内上导磁环11A、内下导磁环11B、内上隔磁环12A、内中隔磁环12B、内下隔磁环12C、内上导磁锁母13A和内下导磁锁母13B的径向内侧，内上磁钢10A、内中磁钢10B和内下磁钢10C分别位于内安装套9的径向外侧上端、径向外侧中心和径向外侧下端，内上导磁环11A位于内上磁钢10A和内中磁钢10B之间，内下导磁环11B位于内中磁钢10B和内下磁钢10C之间，内上隔磁环12A、内中隔磁环12B和内下隔磁环12C分别位于内上磁钢10A、内中磁钢10B和内下磁钢10C的径向外侧，内上导磁锁母13A位于内上磁钢10A和内上隔磁环12A的轴向上端，内下导磁锁母13B位于内下磁钢10C和内下隔磁环12C的轴向下端，内上磁钢10A、内中磁钢10B、内下磁钢10C、内上导磁环11A、内下导磁环11B、内上隔磁环12A、内中隔磁环12B和内下隔磁环12C通过内上导磁锁母13A和内下导磁锁母13B与内安装套9之间的螺纹配合固定安装在内安装套9上，内安装套9、内上磁钢10A、内中磁钢10B、内下磁钢10C、内上导磁环11A、内下导磁环11B、内上隔磁环12A、内中隔磁环12B、内下隔磁环12C、内上导磁锁母13A和内下导磁锁母13B位于转盘7环形槽内壁径向外侧，并通过内组件锁母14与转盘7之间的螺纹配合固定安装在转盘7上。上述发明所用的外安装套1、外上隔磁环4A、外中隔磁环4B、外下隔磁环4C、外组件锁母8、内安装套9、内上隔磁环12A、内中隔磁环12B、内下隔磁环12C和内组件锁母14均为导热性能较好的硬铝合金2A12或超硬铝合金7A09棒材材料，外上磁钢2A、外中磁钢2B、外下磁钢2C、内上磁钢10A、内中磁钢10B和内下磁钢10C均为钕铁硼合金或衫钴合金硬磁材料，且均为轴向充磁，其充磁方向依次为：上S下N、上N下S、上S下N、上N下S、上S下N、上N下S或为上N下S、上S下N、上N下S、上S下N、上N下S、上S下N。

图4为本发明技术解决方案的定子系统的剖视图，定子系统主要包括：定子骨架15、铝基板16、左绕组17A、右绕组17B、前绕组17C、后绕组17D、和环氧树脂胶18，定子骨架15径向外侧下方为铝基板16，铝基板16通过与定子骨架15下方的螺纹配合固定安装在定子骨架15上，左绕组17A、右绕组17B、前绕组17C和后绕组17D分别位于定子骨架15左右前后四个凸台上，并通过环氧树脂胶18固化安装在定子骨架15上，环氧树脂胶18固化环境为常温真空环境，固化时间不低于72小时。

图5a为本发明技术解决方案的定子骨架15的剖视图，图5b为本发明技术解决方案的定子骨架15的三维结构示意图，其材料为耐高温高强度的聚酰亚胺材料，铝基板16通过与定子骨架15下端螺纹配合固定安装在定子骨架15上，左绕组17A、右绕组17B、前绕组17C和后绕组17D分别缠绕在定子骨架15上端四个凸台上，并通过环氧树脂胶18固化在定子骨架15上。

图6为本发明技术解决方案的外安装套1、外上磁钢2A、外中磁钢2B、外下磁钢2C、外上导磁环3A、外下导磁环3B、外上隔磁环4A、外中隔磁环4B、外下隔磁环4C、外上导磁锁母5A和外下导磁锁母5B组成的组件剖视图；外安装套1位于外上磁钢2A、外中磁钢2B、外下磁钢2C、外上导磁环3A、外下导磁环3B、外上隔磁环4A、外中隔磁环4B、外下隔磁环4C、外上导磁锁母5A和外下导磁锁母5B的径向外侧，外上磁钢2A、外中磁钢2B和外下磁钢2C分别位于外安装套1径向内侧上端、径向内侧中心和径向内侧下端位置，外上导磁环3A位于外上磁钢2A和外中磁钢2B之间，外下导磁环3B位于外中磁钢2B和外下磁钢2C之间，外上隔磁环4A、外中隔磁环4B和外下隔磁环4C分别位于外上磁钢2A、外中磁钢2B和外下磁钢2C的径向内侧，外上导磁锁母5A位于外上磁钢2A和外上隔磁环4A的轴向上端，外下导磁锁母5B位于外下磁钢2C和外下隔磁环4C的轴向下端，外上磁钢2A、外中磁钢2B、外下磁钢2C、外上导磁环3A、外下导磁环3B、外上隔磁环4A、外中隔磁环4B和外下隔磁环4C通过外上导磁锁母5A和外下导磁锁母5B与外安装套1之间的螺纹配合固定安装在外安装套1上。

图7为本发明技术解决方案的内安装套9、内上磁钢10A、内中磁钢10B、内下磁钢10C、内上导磁环11A、内下导磁环11B、内上隔磁环12A、内中隔磁环12B、内下隔磁环12C、内上导磁锁母13A和内下导磁锁母13B组成的组件剖视图；内安装套9位于内上磁钢10A、内中磁钢10B、内下磁钢10C、内上导磁环11A、内下导磁环11B、内上隔磁环12A、内中隔磁环12B、内下隔磁环12C、内上导磁锁母13A和内下导磁锁母13B的径向内侧，内上磁钢10A、内中磁钢10B、内下磁钢10C分别位于内安装套9的径向外侧上端、径向外侧中心和径向外侧下端，内上导磁环11A位于内上磁钢10A和内中磁钢10B之间，内下导磁环11B位于内中磁钢10B和内下磁钢10C之间，内上隔磁环12A、内中隔磁环12B和内下隔磁环12C分别位于内上磁钢10A、内中磁钢10B和内下磁钢10C的径向外侧，内上导磁锁母13A位于内上磁钢10A和内上隔磁环12A的轴向上端，内下导磁锁母13B位于内下磁钢10C和内下隔磁环12C的轴向下端，内上磁钢10A、内中磁钢10B、内下磁钢10C、内上导磁环11A、内下导磁环11B、内上隔磁环12A、内中隔磁环12B和内下隔磁环12C通过内上导磁锁母13A和内下导磁锁母13B与内安装套9之间的螺纹配合固定安装在内安装套9上。

本发明技术解决方案的左绕组17A、右绕组17B、前绕组17C和后绕组17D用导电性良好，线径为0.25mm的铜线绕制成规则性较好的固定形状后真空浸漆烘干而成。

本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种隐式洛伦兹力偏转磁轴承，主要由转子系统和定子系统组成，其特征在于：

所述转子系统主要包括：外安装套(1)、外上磁钢(2A)、外中磁钢(2B)、外下磁钢(2C)、外上导磁环(3A)、外下导磁环(3B)、外上隔磁环(4A)、外中隔磁环(4B)、外下隔磁环(4C)、外上导磁锁母(5A)、外下导磁锁母(5B)、导磁盘(6)、转盘(7)、外组件锁母(8)、内安装套(9)、内上磁钢(10A)、内中磁钢(10B)、内下磁钢(10C)、内上导磁环(11A)、内下导磁环(11B)、内上隔磁环(12A)、内中隔磁环(12B)、内下隔磁环(12C)、内上导磁锁母(13A)、内下导磁锁母(13B)和内组件锁母(14)；

所述定子系统主要包括：定子骨架(15)、铝基板(16)、左绕组(17A)、右绕组(17B)、前绕组(17C)、后绕组(17D)和环氧树脂胶(18)；

所述外安装套(1)位于外上磁钢(2A)、外中磁钢(2B)、外下磁钢(2C)、外上导磁环(3A)、外下导磁环(3B)、外上隔磁环(4A)、外中隔磁环(4B)、外下隔磁环(4C)、外上导磁锁母(5A)和外下导磁锁母(5B)的径向外侧，外上磁钢(2A)、外中磁钢(2B)和外下磁钢(2C)分别位于外安装套(1)的径向内侧上端、径向内侧中心位置和径向内侧下端位置，外上导磁环(3A)位于外上磁钢(2A)和外中磁钢(2B)之间，外下导磁环(3B)位于外中磁钢(2B)和外下磁钢(2C)之间，外上隔磁环(4A)、外中隔磁环(4B)和外下隔磁环(4C)分别位于外上磁钢(2A)、外中磁钢(2B)和外下磁钢(2C)的径向内侧，外上导磁锁母(5A)位于外上磁钢(2A)和外上隔磁环(4A)的轴向上端，外下导磁锁母(5B)位于外下磁钢(2C)和外下隔磁环(4C)的轴向下端，外上磁钢(2A)、外中磁钢(2B)、外下磁钢(2C)、外上导磁环(3A)、外下导磁环(3B)、外上隔磁环(4A)、外中隔磁环(4B)和外下隔磁环(4C)通过外上导磁锁母(5A)和外下导磁锁母(5B)与外安装套(1)之间的螺纹配合固定安装在外安装套(1)上，导磁盘(6)位于外安装套(1)和外上导磁锁母(5A)的轴向上端，导磁盘(6)位于转盘(7)环形槽顶端，外安装套(1)、外上磁钢(2A)、外中磁钢(2B)、外下磁钢(2C)、外上导磁环(3A)、外下导磁环(3B)、外上隔磁环(4A)、外中隔磁环(4B)、外下隔磁环(4C)、外上导磁锁母(5A)和外下导磁锁母(5B)位于转盘(7)环形槽外壁径向内侧，并通过外组件锁母(8)与转盘(7)之间的螺纹配合固定安装在转盘(7)上，内安装套(9)位于内上磁钢(10A)、内中磁钢(10B)、内下磁钢(10C)、内上导磁环(11A)、内下导磁环(11B)、内上隔磁环(12A)、内中隔磁环(12B)、内下隔磁环(12C)、内上导磁锁母(13A)和内下导磁锁母(13B)的径向内侧，内上磁钢(10A)、内中磁钢(10B)和内下磁钢(10C)分别位于内安装套(9)的径向外侧上端、径向外侧中心和径向外侧下端，内上导磁环(11A)位于内上磁钢(10A)和内中磁钢(10B)之间，内下导磁环(11B)位于内中磁钢(10B)和内下磁钢(10C)之间，内上隔磁环(12A)、内中隔磁环(12B)和内下隔磁环(12C)分别位于内上磁钢(10A)、内中磁钢(10B)和内下磁钢(10C)的径向外侧，内上导磁锁母(13A)位于内上磁钢(10A)和内上隔磁环(12A)的轴向上端，内下导磁锁母(13B)位于内下磁钢(10C)和内下隔磁环(12C)的轴向下端，内上磁钢(10A)、内中磁钢(10B)、内下磁钢(10C)、内上导磁环(11A)、内下导磁环(11B)、内上隔磁环(12A)、内中隔磁环(12B)和内下隔磁环(12C)通过内上导磁锁母(13A)和内下导磁锁母(13B)与内安装套(9)之间的螺纹配合固定安装在内安装套(9)上，内安装套(9)、内上磁钢(10A)、内中磁钢(10B)、内下磁钢(10C)、内上导磁环(11A)、内下导磁环(11B)、内上隔磁环(12A)、内中隔磁环(12B)、内下隔磁环(12C)、内上导磁锁母(13A)和内下导磁锁母(13B)位于转盘(7)环形槽内壁径向外侧，并通过内组件锁母(14)与转盘(7)之间的螺纹配合固定安装在转盘(7)上，定子骨架(15)位于外上导磁环(3A)、外下导磁环(3B)、外上隔磁环(4A)、外中隔磁环(4B)和外下隔磁环(4C)的径向内侧，铝基板(16)位于定子骨架(15)径向外侧下方，左绕组(17A)、右绕组(17B)、前绕组(17C)和后绕组(17D)分别位于定子骨架(15)的左端径向外侧、右端径向外侧、前端径向外侧和后端径向外侧，并通过环氧树脂胶(18)固定安装在定子骨架(15)上，外上导磁环(3A)、外下导磁环(3B)、外上隔磁环(4A)、外中隔磁环(4B)和外下隔磁环(4C)的径向内侧和内上导磁环(11A)、内下导磁环(11B)、内上隔磁环(12A)、内中隔磁环(12B)和内下隔磁环(12C)的径向外侧之间形成空气气隙(19)。

2.根据权利要求1所述的隐式洛伦兹力偏转磁轴承，其特征在于：所述的外上导磁环(3A)、外下导磁环(3B)、外上导磁锁母(5A)、外下导磁锁母(5B)、导磁盘(6)、内上导磁环(11A)、内下导磁环(11B)、内上导磁锁母(13A)和内下导磁锁母(13B)均为强导磁率的1J50或1J22棒材材料。

3.根据权利要求1所述的隐式洛伦兹力偏转磁轴承，其特征在于：所述的外安装套(1)、外上隔磁环(4A)、外中隔磁环(4B)、外下隔磁环(4C)、外组件锁母(8)、内安装套(9)、内上隔磁环(12A)、内中隔磁环(12B)、内下隔磁环(12C)、内组件锁母(14)和铝基板(16)均为导热性能较好的硬铝合金2A12或超硬铝合金7A09棒材材料。

4.根据权利要求1所述的隐式洛伦兹力偏转磁轴承，其特征在于：所述的外上磁钢(2A)、外中磁钢(2B)、外下磁钢(2C)、内上磁钢(10A)、内中磁钢(10B)和内下磁钢(10C)均为钕铁硼合金或衫钴合金硬磁材料，且均为轴向充磁，其充磁方向依次为：上S下N、上N下S、上S下N、上N下S、上S下N、上N下S或为上N下S、上S下N、上N下S、上S下N、上N下S、上S下N。

5.根据权利要求1所述的隐式洛伦兹力偏转磁轴承，其特征在于：所述的定子骨架(15)为耐高温高强度的聚酰亚胺材料。

6.根据权利要求1所述的隐式洛伦兹力偏转磁轴承，其特征在于：所述的环氧树脂胶(18)固化环境为常温真空环境，固化时间不低于72小时。