CN107575472A - 一种叠加效应的隐式洛伦兹力磁轴承 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种叠加效应的隐式洛伦兹力偏转磁轴承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、外导磁环、外隔磁环、外径向充磁磁钢、外轴向充磁磁钢、外顺磁环、外磁钢锁母、转盘、外组件锁母、内安装套、内导磁环、内隔磁环、内径向充磁磁钢、内轴向充磁磁钢、内顺磁环、内保护套、内磁钢锁母和内组件锁母；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。本发明磁钢位于导磁环内部，消除了显式洛伦兹力磁轴承因磁钢拼接缝隙引起的气隙磁密轴向波动。此外，径向充磁磁钢产生的磁通与轴向充磁磁钢产生的磁通在气隙处叠加，在不增加磁轴承轴向尺寸的前提下，提高了气隙磁密的强度。

Description

一种叠加效应的隐式洛伦兹力磁轴承

技术领域

本发明涉及一种非接触磁悬浮轴承，尤其涉及一种叠加效应的隐式洛伦兹力磁轴承。

背景技术

按电磁力产生原理不同，主动磁轴承可分为磁阻力磁轴承和洛伦兹力磁轴承。前者通过控制磁极绕组线圈电流的大小来改变磁路磁动势，调节气隙磁通大小，产生所需的悬浮支承力，其力与电流成平方关系，经线性化处理后，线性范围较窄，控制精度较低。后者通过控制放置于恒定磁场绕组的电流大小和方向，产生所需的悬浮支承力，其力与电流成正比，线性度好，控制精度高。因此，洛伦兹力磁轴承非常适合集姿态控制与敏感功能于一身的磁悬浮陀螺飞轮，用于转子两自由度偏转悬浮支承。

中国专利201110253688.0所述的一种大力矩磁悬浮飞轮，采用磁钢外置的显式洛伦兹力偏转磁轴承控制转子径向两自由度偏转，气隙磁密较高，但绕组边缘区域永磁漏磁明显。此外，磁钢所在圆的半径较大，整环磁钢需采用多块磁钢拼接而成，拼接处的缝隙会引起磁密波动，进一步降低了气隙磁密的均匀性。中国专利201610597382.X提出了一种双永磁体隐式洛伦兹力偏转磁轴承，其磁钢放置于上下顺磁环之间，消除了磁钢因拼接而引起的磁密波动，但由于磁钢距离绕组较远，气隙磁场强度偏低。中国专利201710220580.9所述的一种双偏转隐式洛伦兹力偏转磁轴承，采用多圈磁钢和双绕组结构，气隙磁密较高，且均匀性较好，但在提高了气隙磁场强度和磁轴承输出力矩大小的同时，也增加了磁轴承的轴向尺寸。

发明内容

本发明的目的是提供一种叠加效应的隐式洛伦兹力磁轴承。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的叠加效应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、外导磁环、外隔磁环、外上径向充磁磁钢、外下径向充磁磁钢、外轴向充磁磁钢、外上顺磁环、外下顺磁环、外磁钢锁母、转盘、外组件锁母、内安装套、内导磁环、内隔磁环、内上径向充磁磁钢、内下径向充磁磁钢、内轴向充磁磁钢、内上顺磁环、内下顺磁环、内保护套、内磁钢锁母和内组件锁母；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；外安装套位于外导磁环、外隔磁环、外上径向充磁磁钢、外下径向充磁磁钢、外轴向充磁磁钢、外上顺磁环、外下顺磁环和外磁钢锁母的径向外侧，外导磁环位于外安装套的径向内侧，外隔磁环位于外导磁环的径向内侧中心位置，外上径向充磁磁钢和外下径向充磁磁钢分别位于外隔磁环的轴向上端和轴向下端，外轴向充磁磁钢位于外隔磁环的径向内侧，外上顺磁环位于外上径向充磁磁钢的径向内侧和外轴向充磁磁钢的轴向上端，外下顺磁环位于外下径向充磁磁钢的径向内侧和外轴向充磁磁钢的轴向下端，外磁钢锁母位于外导磁环、外下径向充磁磁钢和外下顺磁环的轴向下端，外导磁环、外隔磁环、外上径向充磁磁钢、外下径向充磁磁钢、外轴向充磁磁钢、外上顺磁环和外下顺磁环位于外安装套的径向内侧，并通过外磁钢锁母外安装套之间的螺纹配合固定在外安装套上，外安装套、外导磁环、外隔磁环、外上径向充磁磁钢、外下径向充磁磁钢、外轴向充磁磁钢、外上顺磁环、外下顺磁环和外磁钢锁母位于转盘的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，内安装套位于内导磁环、内隔磁环、内上径向充磁磁钢、内下径向充磁磁钢、内轴向充磁磁钢、内上顺磁环、内下顺磁环、内保护套和内磁钢锁母的径向内侧，内导磁环位于内安装套的径向外侧，内隔磁环位于内导磁环的径向外侧中心位置，内上径向充磁磁钢和内下径向充磁磁钢分别位于内隔磁环的轴向上端和轴向下端，内轴向充磁磁钢位于内隔磁环的径向外侧，内上顺磁环位于内上径向充磁磁钢的径向外侧和内轴向充磁磁钢的轴向上端，内下顺磁环位于内下径向充磁磁钢的径向外侧和内轴向充磁磁钢的轴向下端，内保护套位于内轴向充磁磁钢的径向外侧，内磁钢锁母位于内导磁环、内下径向充磁磁钢和内下顺磁环的轴向下端，内导磁环、内隔磁环、内上径向充磁磁钢、内下径向充磁磁钢、内轴向充磁磁钢、内上顺磁环、内下顺磁环和内保护套位于内安装套的径向外侧，并通过内磁钢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、内导磁环、内隔磁环、内上径向充磁磁钢、内下径向充磁磁钢、内轴向充磁磁钢、内上顺磁环、内下顺磁环、内保护套和内磁钢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，定子骨架位于外轴向充磁磁钢、外上顺磁环、外下顺磁环、外磁钢锁母和外组件锁母的径向内侧，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，外安装套、外轴向充磁磁钢、外上顺磁环、外下顺磁环、外磁钢锁母和外组件锁母的内圆柱面与内安装套、内上顺磁环、内下顺磁环、内保护套、内磁钢锁母和内组件锁母的外圆柱面之间形成空气气隙。

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叠加效应的隐式洛伦兹力磁轴承，具有磁场叠加效应、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叠加效应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叠加效应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、外导磁环、外隔磁环、外上径向充磁磁钢、外下径向充磁磁钢、外轴向充磁磁钢、外上顺磁环、外下顺磁环和外磁钢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、内导磁环、内隔磁环、内上径向充磁磁钢、内下径向充磁磁钢、内轴向充磁磁钢、内上顺磁环、内下顺磁环、内保护套和内磁钢锁母组成的组件剖视图；

图8为本发明实施例中的外导磁环、外隔磁环、外上径向充磁磁钢、外下径向充磁磁钢、外轴向充磁磁钢、外上顺磁环、外下顺磁环、内导磁环、内隔磁环、内上径向充磁磁钢、内下径向充磁磁钢、内轴向充磁磁钢、内上顺磁环、内下顺磁环、定子骨架、左绕组、右绕组、前绕组和后绕组的二维磁路分布图。

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。

本发明的叠加效应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、外导磁环、外隔磁环、外上径向充磁磁钢、外下径向充磁磁钢、外轴向充磁磁钢、外上顺磁环、外下顺磁环、外磁钢锁母、转盘、外组件锁母、内安装套、内导磁环、内隔磁环、内上径向充磁磁钢、内下径向充磁磁钢、内轴向充磁磁钢、内上顺磁环、内下顺磁环、内保护套、内磁钢锁母和内组件锁母；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；外安装套位于外导磁环、外隔磁环、外上径向充磁磁钢、外下径向充磁磁钢、外轴向充磁磁钢、外上顺磁环、外下顺磁环和外磁钢锁母的径向外侧，外导磁环位于外安装套的径向内侧，外隔磁环位于外导磁环的径向内侧中心位置，外上径向充磁磁钢和外下径向充磁磁钢分别位于外隔磁环的轴向上端和轴向下端，外轴向充磁磁钢位于外隔磁环的径向内侧，外上顺磁环位于外上径向充磁磁钢的径向内侧和外轴向充磁磁钢的轴向上端，外下顺磁环位于外下径向充磁磁钢的径向内侧和外轴向充磁磁钢的轴向下端，外磁钢锁母位于外导磁环、外下径向充磁磁钢和外下顺磁环的轴向下端，外导磁环、外隔磁环、外上径向充磁磁钢、外下径向充磁磁钢、外轴向充磁磁钢、外上顺磁环和外下顺磁环位于外安装套的径向内侧，并通过外磁钢锁母外安装套之间的螺纹配合固定在外安装套上，外安装套、外导磁环、外隔磁环、外上径向充磁磁钢、外下径向充磁磁钢、外轴向充磁磁钢、外上顺磁环、外下顺磁环和外磁钢锁母位于转盘的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，内安装套位于内导磁环、内隔磁环、内上径向充磁磁钢、内下径向充磁磁钢、内轴向充磁磁钢、内上顺磁环、内下顺磁环、内保护套和内磁钢锁母的径向内侧，内导磁环位于内安装套的径向外侧，内隔磁环位于内导磁环的径向外侧中心位置，内上径向充磁磁钢和内下径向充磁磁钢分别位于内隔磁环的轴向上端和轴向下端，内轴向充磁磁钢位于内隔磁环的径向外侧，内上顺磁环位于内上径向充磁磁钢的径向外侧和内轴向充磁磁钢的轴向上端，内下顺磁环位于内下径向充磁磁钢的径向外侧和内轴向充磁磁钢的轴向下端，内保护套位于内轴向充磁磁钢的径向外侧，内磁钢锁母位于内导磁环、内下径向充磁磁钢和内下顺磁环的轴向下端，内导磁环、内隔磁环、内上径向充磁磁钢、内下径向充磁磁钢、内轴向充磁磁钢、内上顺磁环、内下顺磁环和内保护套位于内安装套的径向外侧，并通过内磁钢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、内导磁环、内隔磁环、内上径向充磁磁钢、内下径向充磁磁钢、内轴向充磁磁钢、内上顺磁环、内下顺磁环、内保护套和内磁钢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，定子骨架位于外轴向充磁磁钢、外上顺磁环、外下顺磁环、外磁钢锁母、外组件锁母的径向内侧，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，外安装套、外轴向充磁磁钢、外上顺磁环、外下顺磁环、外磁钢锁母和外组件锁母的内圆柱面与内安装套、内上顺磁环、内下顺磁环、内保护套、内磁钢锁母和内组件锁母的外圆柱面之间形成空气气隙。

所述的外安装套、转盘、内安装套和内保护套均为钛合金材料。所述的一种叠加效应的隐式洛伦兹力偏转磁轴承，其特征在于：所述的外导磁环、外上顺磁环、外下顺磁环、内导磁环、内上顺磁环和内下顺磁环均为强导磁率的1J50或1J22棒材材料。所述的外隔磁环、外磁钢锁母、外组件锁母、内隔磁环、内磁钢锁母、内组件锁母和铝基板均为导热性能较好的硬铝合金2A12-T4或超硬铝合金7A09棒材材料。所述的一种叠加效应的隐式洛伦兹力偏转磁轴承，其特征在于：所述的外上径向充磁磁钢、外下径向充磁磁钢、外轴向充磁磁钢、内上径向充磁磁钢、内下径向充磁磁钢和内轴向充磁磁钢均为钕铁硼合金或衫钴合金硬磁材料。所述的一种叠加效应的隐式洛伦兹力偏转磁轴承，其特征在于：所述的外轴向充磁磁钢和内轴向充磁磁钢均为轴向充磁，外上径向充磁磁钢、外下径向充磁磁钢、内上径向充磁磁钢和内下径向充磁磁钢均为径向充磁，外上径向充磁磁钢、外下径向充磁磁钢、外轴向充磁磁钢、内上径向充磁磁钢、内下径向充磁磁钢和内轴向充磁磁钢的充磁方向依次为：外S内N、外N内S、上N下S、外S内N、外N内S、上S下N或外N内S、外S内N、上S下N、外N内S、外S内N、上N下S。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。

本发明的叠加效应的隐式洛伦兹力磁轴承，在现有隐式方案的基础上，增加两圈径向充磁磁钢，使两个永磁回路在气隙处叠加，具有磁场叠加效应，在不增加磁轴承轴向尺寸的同时，提高了气隙磁密强度。

上述方案的原理是：

可控制转子沿径向两自由度偏转，通过外上径向充磁磁钢、外下径向充磁磁钢、外轴向充磁磁钢、内上径向充磁磁钢、内下径向充磁磁钢和内轴向充磁磁钢产生恒定永磁磁场，利用两对成对通电绕组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：主磁通从外上径向充磁磁钢N极出发，经过外上顺磁环、气隙上端、左绕组上端和内上顺磁环，到达内上径向充磁磁钢S极，从内上径向充磁磁钢N极流出，经过内导磁环到达内下径向充磁磁钢S极，从内下径向充磁磁钢N极流出，经过内下顺磁环、气隙下端、左绕组下端和外下顺磁环，到达外下径向充磁磁钢S极，从外下径向充磁磁钢N极流出，经过外导磁环回到外上径向充磁磁钢S极；叠加磁通从外轴向充磁磁钢N极出发，经过外上顺磁环、气隙上端、左绕组上端和内上顺磁环，到达内轴向充磁磁钢S极，从内轴向充磁磁钢N极出发，经过内下顺磁环、气隙下端、左绕组下端和外下顺磁环，回到外轴向充磁磁钢S极。本发明的-X通道永磁磁路为：主磁通从外上径向充磁磁钢N极出发，经过外上顺磁环、气隙上端、右绕组上端和内上顺磁环，到达内上径向充磁磁钢S极，从内上径向充磁磁钢N极流出，经过内导磁环到达内下径向充磁磁钢S极，从内下径向充磁磁钢N极流出，经过内下顺磁环、气隙下端、右绕组下端和外下顺磁环，到达外下径向充磁磁钢S极，从外下径向充磁磁钢N极流出，经过外导磁环回到外上径向充磁磁钢S极；叠加磁通从外轴向充磁磁钢N极出发，经过外上顺磁环、气隙上端、右绕组上端和内上顺磁环，到达内轴向充磁磁钢S极，从内轴向充磁磁钢N极出发，经过内下顺磁环、气隙下端、左绕组下端和外下顺磁环，回到外轴向充磁磁钢S极；Y方向磁路如图2所示，与X方向类似。

本发明是一种叠加效应的隐式洛伦兹力偏转磁轴承，与磁钢外置的显式洛伦兹力偏转磁轴承相比，消除了磁钢拼接引起的气隙磁密周向波动，具有气隙磁密均匀性好的优点，与双永磁体隐式洛伦兹力偏转磁轴承相比，两个永磁磁通回路在气隙处叠加，具有气隙磁密大的优点，与双偏转隐式洛伦兹力偏转磁轴承相比，在保证气隙磁密大小和均匀性不变的前提下，缩小了磁轴承轴向尺寸。

具体实施例：

如图1、2所示，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、外导磁环2、外隔磁环3、外上径向充磁磁钢4A、外下径向充磁磁钢4B、外轴向充磁磁钢5、外上顺磁环6A、外下顺磁环6B、外磁钢锁母7、转盘8、外组件锁母9、内安装套10、内导磁环11、内隔磁环12、内上径向充磁磁钢13A、内下径向充磁磁钢13B、内轴向充磁磁钢14、内上顺磁环15A、内下顺磁环15B、内保护套16、内磁钢锁母17和内组件锁母18；定子系统主要包括：定子骨架19、铝基板20、左绕组21A、右绕组21B、前绕组21C、后绕组21D和环氧树脂胶22；外安装套1位于外导磁环2、外隔磁环3、外上径向充磁磁钢4A、外下径向充磁磁钢4B、外轴向充磁磁钢5、外上顺磁环6A、外下顺磁环6B和外磁钢锁母7的径向外侧，外导磁环2位于外安装套1的径向内侧，外隔磁环3位于外导磁环2的径向内侧中心位置，外上径向充磁磁钢4A和外下径向充磁磁钢4B分别位于外隔磁环3的轴向上端和轴向下端，外轴向充磁磁钢5位于外隔磁环3的径向内侧，外上顺磁环6A位于外上径向充磁磁钢4A的径向内侧和外轴向充磁磁钢5的轴向上端，外下顺磁环6B位于外下径向充磁磁钢4B的径向内侧和外轴向充磁磁钢5的轴向下端，外磁钢锁母7位于外导磁环2、外下径向充磁磁钢4B和外下顺磁环6B的轴向下端，外导磁环2、外隔磁环3、外上径向充磁磁钢4A、外下径向充磁磁钢4B、外轴向充磁磁钢5、外上顺磁环6A和外下顺磁环6B位于外安装套1的径向内侧，并通过外磁钢锁母7外安装套1之间的螺纹配合固定在外安装套1上，外安装套1、外导磁环2、外隔磁环3、外上径向充磁磁钢4A、外下径向充磁磁钢4B、外轴向充磁磁钢5、外上顺磁环6A、外下顺磁环6B和外磁钢锁母7位于转盘8的环形槽外壁径向内侧，并通过外组件锁母9与转盘8之间的螺纹配合固定安装在转盘8上，内安装套10位于内导磁环11、内隔磁环12、内上径向充磁磁钢13A、内下径向充磁磁钢13B、内轴向充磁磁钢14、内上顺磁环15A、内下顺磁环15B、内保护套16和内磁钢锁母17的径向内侧，内导磁环11位于内安装套10的径向外侧，内隔磁环12位于内导磁环11的径向外侧中心位置，内上径向充磁磁钢13A和内下径向充磁磁钢13B分别位于内隔磁环12的轴向上端和轴向下端，内轴向充磁磁钢14位于内隔磁环12的径向外侧，内上顺磁环15A位于内上径向充磁磁钢13A的径向外侧和内轴向充磁磁钢14的轴向上端，内下顺磁环15B位于内下径向充磁磁钢13B的径向外侧和内轴向充磁磁钢14的轴向下端，内保护套16位于内轴向充磁磁钢14的径向外侧，内磁钢锁母17位于内导磁环11、内下径向充磁磁钢13B和内下顺磁环15B的轴向下端，内导磁环11、内隔磁环12、内上径向充磁磁钢13A、内下径向充磁磁钢13B、内轴向充磁磁钢14、内上顺磁环15A、内下顺磁环15B和内保护套16位于内安装套10的径向外侧，并通过内磁钢锁母17与内安装套10之间的螺纹配合固定安装在内安装套10上，内安装套10、内导磁环11、内隔磁环12、内上径向充磁磁钢13A、内下径向充磁磁钢13B、内轴向充磁磁钢14、内上顺磁环15A、内下顺磁环15B、内保护套16和内磁钢锁母17位于转盘8环形槽内壁径向外侧，并通过内组件锁母18与转盘8之间的螺纹配合固定安装在转盘8上，定子骨架19位于外轴向充磁磁钢5、外上顺磁环6A、外下顺磁环6B、外磁钢锁母7和外组件锁母9的径向内侧，铝基板20位于定子骨架19径向外侧下方，左绕组21A、右绕组21B、前绕组21C和后绕组21D分别位于定子骨架19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22固定安装在定子骨架19上，外安装套1、外轴向充磁磁钢5、外上顺磁环6A、外下顺磁环6B、外磁钢锁母7和外组件锁母9的内圆柱面与内安装套10、内上顺磁环15A、内下顺磁环15B、内保护套16、内磁钢锁母17和内组件锁母18的外圆柱面之间形成空气气隙23。

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、外导磁环2、外隔磁环3、外上径向充磁磁钢4A、外下径向充磁磁钢4B、外轴向充磁磁钢5、外上顺磁环6A、外下顺磁环6B、外磁钢锁母7、转盘8、外组件锁母9、内安装套10、内导磁环11、内隔磁环12、内上径向充磁磁钢13A、内下径向充磁磁钢13B、内轴向充磁磁钢14、内上顺磁环15A、内下顺磁环15B、内保护套16、内磁钢锁母17和内组件锁母18；外安装套1位于外导磁环2、外隔磁环3、外上径向充磁磁钢4A、外下径向充磁磁钢4B、外轴向充磁磁钢5、外上顺磁环6A、外下顺磁环6B和外磁钢锁母7的径向外侧，外导磁环2位于外安装套1的径向内侧，外隔磁环3位于外导磁环2的径向内侧中心位置，外上径向充磁磁钢4A和外下径向充磁磁钢4B分别位于外隔磁环3的轴向上端和轴向下端，外轴向充磁磁钢5位于外隔磁环3的径向内侧，外上顺磁环6A位于外上径向充磁磁钢4A的径向内侧和外轴向充磁磁钢5的轴向上端，外下顺磁环6B位于外下径向充磁磁钢4B的径向内侧和外轴向充磁磁钢5的轴向下端，外磁钢锁母7位于外导磁环2、外下径向充磁磁钢4B和外下顺磁环6B的轴向下端，外导磁环2、外隔磁环3、外上径向充磁磁钢4A、外下径向充磁磁钢4B、外轴向充磁磁钢5、外上顺磁环6A和外下顺磁环6B位于外安装套1的径向内侧，并通过外磁钢锁母7外安装套1之间的螺纹配合固定在外安装套1上，外安装套1、外导磁环2、外隔磁环3、外上径向充磁磁钢4A、外下径向充磁磁钢4B、外轴向充磁磁钢5、外上顺磁环6A、外下顺磁环6B和外磁钢锁母7位于转盘8的环形槽外壁径向内侧，并通过外组件锁母9与转盘8之间的螺纹配合固定安装在转盘8上，内安装套10位于内导磁环11、内隔磁环12、内上径向充磁磁钢13A、内下径向充磁磁钢13B、内轴向充磁磁钢14、内上顺磁环15A、内下顺磁环15B、内保护套16和内磁钢锁母17的径向内侧，内导磁环11位于内安装套10的径向外侧，内隔磁环12位于内导磁环11的径向外侧中心位置，内上径向充磁磁钢13A和内下径向充磁磁钢13B分别位于内隔磁环12的轴向上端和轴向下端，内轴向充磁磁钢14位于内隔磁环12的径向外侧，内上顺磁环15A位于内上径向充磁磁钢13A的径向外侧和内轴向充磁磁钢14的轴向上端，内下顺磁环15B位于内下径向充磁磁钢13B的径向外侧和内轴向充磁磁钢14的轴向下端，内保护套16位于内轴向充磁磁钢14的径向外侧，内磁钢锁母17位于内导磁环11、内下径向充磁磁钢13B和内下顺磁环15B的轴向下端，内导磁环11、内隔磁环12、内上径向充磁磁钢13A、内下径向充磁磁钢13B、内轴向充磁磁钢14、内上顺磁环15A、内下顺磁环15B和内保护套16位于内安装套10的径向外侧，并通过内磁钢锁母17与内安装套10之间的螺纹配合固定安装在内安装套10上，内安装套10、内导磁环11、内隔磁环12、内上径向充磁磁钢13A、内下径向充磁磁钢13B、内轴向充磁磁钢14、内上顺磁环15A、内下顺磁环15B、内保护套16和内磁钢锁母17位于转盘8环形槽内壁径向外侧，并通过内组件锁母18与转盘8之间的螺纹配合固定安装在转盘8上。上述发明所用的外安装套1、转盘8、内安装套10、内保护套16均为钛合金材料，外导磁环2、外上顺磁环6A、外下顺磁环6B、内导磁环11、内上顺磁环15A和内下顺磁环15B均为强导磁率的1J50或1J22棒材材料。外隔磁环3、外磁钢锁母7、外组件锁母9、内隔磁环12、内磁钢锁母17和内组件锁母18均为导热性能较好的硬铝合金2A12-T4或超硬铝合金7A09棒材材料。外上径向充磁磁钢4A、外下径向充磁磁钢4B、外轴向充磁磁钢5、内上径向充磁磁钢13A、内下径向充磁磁钢13B和内轴向充磁磁钢14均为钕铁硼合金或衫钴合金硬磁材料。外轴向充磁磁钢5和内轴向充磁磁钢14均为轴向充磁，外上径向充磁磁钢4A、外下径向充磁磁钢4B、内上径向充磁磁钢13A和内下径向充磁磁钢13B均为径向充磁，外上径向充磁磁钢4A、外下径向充磁磁钢4B、外轴向充磁磁钢5、内上径向充磁磁钢13A、内下径向充磁磁钢13B和内轴向充磁磁钢14的充磁方向依次为：外S内N、外N内S、上N下S、外S内N、外N内S、上S下N或外N内S、外S内N、上S下N、外N内S、外S内N、上N下S。

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19、铝基板20、左绕组21A、右绕组21B、前绕组21C、后绕组21D和环氧树脂胶22，定子骨架19径向外侧下方为铝基板20，铝基板20通过与定子骨架19下方的螺纹配合固定安装在定子骨架19上，左绕组21A、右绕组21B、前绕组21C和后绕组21D分别位于定子骨架19左右前后四个凸台上，并通过环氧树脂胶22固化安装在定子骨架19上，环氧树脂胶22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19的剖视图，图5b为本发明技术解决方案的定子骨架19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，其下端螺纹用于与铝基板20螺纹配合固定安装，其前后左右四个凸台分别用于左绕组21A、右绕组21B、前绕组21C和后绕组21D四个绕组缠绕。

图6为本发明技术解决方案的外安装套1、外导磁环2、外隔磁环3、外上径向充磁磁钢4A、外下径向充磁磁钢4B、外轴向充磁磁钢5、外上顺磁环6A、外下顺磁环6B、外磁钢锁母7组成的组件剖视图，外安装套1位于外导磁环2、外隔磁环3、外上径向充磁磁钢4A、外下径向充磁磁钢4B、外轴向充磁磁钢5、外上顺磁环6A、外下顺磁环6B和外磁钢锁母7的径向外侧，外导磁环2位于外安装套1的径向内侧，外隔磁环3位于外导磁环2的径向内侧中心位置，外上径向充磁磁钢4A和外下径向充磁磁钢4B分别位于外隔磁环3的轴向上端和轴向下端，外轴向充磁磁钢5位于外隔磁环3的径向内侧，外上顺磁环6A位于外上径向充磁磁钢4A的径向内侧和外轴向充磁磁钢5的轴向上端，外下顺磁环6B位于外下径向充磁磁钢4B的径向内侧和外轴向充磁磁钢5的轴向下端，外磁钢锁母7位于外导磁环2、外下径向充磁磁钢4B和外下顺磁环6B的轴向下端，外导磁环2、外隔磁环3、外上径向充磁磁钢4A、外下径向充磁磁钢4B、外轴向充磁磁钢5、外上顺磁环6A和外下顺磁环6B位于外安装套1的径向内侧，并通过外磁钢锁母7外安装套1之间的螺纹配合固定在外安装套1上。

图7为本发明技术解决方案的内安装套10、内导磁环11、内隔磁环12、内上径向充磁磁钢13A、内下径向充磁磁钢13B、内轴向充磁磁钢14、内上顺磁环15A、内下顺磁环15B、内保护套16和内磁钢锁母17组成的组件剖视图，内安装套10位于内导磁环11、内隔磁环12、内上径向充磁磁钢13A、内下径向充磁磁钢13B、内轴向充磁磁钢14、内上顺磁环15A、内下顺磁环15B、内保护套16和内磁钢锁母17的径向内侧，内导磁环11位于内安装套10的径向外侧，内隔磁环12位于内导磁环11的径向外侧中心位置，内上径向充磁磁钢13A和内下径向充磁磁钢13B分别位于内隔磁环12的轴向上端和轴向下端，内轴向充磁磁钢14位于内隔磁环12的径向外侧，内上顺磁环15A位于内上径向充磁磁钢13A的径向外侧和内轴向充磁磁钢14的轴向上端，内下顺磁环15B位于内下径向充磁磁钢13B的径向外侧和内轴向充磁磁钢14的轴向下端，内保护套16位于内轴向充磁磁钢14的径向外侧，内磁钢锁母17位于内导磁环11、内下径向充磁磁钢13B和内下顺磁环15B的轴向下端，内导磁环11、内隔磁环12、内上径向充磁磁钢13A、内下径向充磁磁钢13B、内轴向充磁磁钢14、内上顺磁环15A、内下顺磁环15B和内保护套16位于内安装套10的径向外侧，并通过内磁钢锁母17与内安装套10之间的螺纹配合固定安装在内安装套10上。

图8为本发明技术解决方案的外导磁环2、外隔磁环3、外上径向充磁磁钢4A、外下径向充磁磁钢4B、外轴向充磁磁钢5、外上顺磁环6A、外下顺磁环6B、内导磁环11、内隔磁环12、内上径向充磁磁钢13A、内下径向充磁磁钢13B、内轴向充磁磁钢14、内上顺磁环15A、内下顺磁环15B、定子骨架19、左绕组21A、右绕组21B、前绕组21C和后绕组21D的二维磁路分布图，外上径向充磁磁钢4A、外下径向充磁磁钢4B、内上径向充磁磁钢13A和内下径向充磁磁钢13B产生的磁通，经外导磁环2、经外上顺磁环6A、外下顺磁环6B、内导磁环11、内上顺磁环15A、内下顺磁环15B和定子骨架19、左绕组21A、右绕组21B、前绕组21C和后绕组21D构成主磁通闭合回路，外轴向充磁磁钢5和内轴向充磁磁钢14产生的磁通，经外上顺磁环6A、外下顺磁环6B、内上顺磁环15A和内下顺磁环15B，构成叠加磁通闭合回路。

本发明技术解决方案的左绕组21A、右绕组21B、前绕组21C和后绕组21D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 (8)

1.一种叠加效应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，其特征在于：

所述转子系统主要包括：外安装套(1)、外导磁环(2)、外隔磁环(3)、外上径向充磁磁钢(4A)、外下径向充磁磁钢(4B)、外轴向充磁磁钢(5)、外上顺磁环(6A)、外下顺磁环(6B)、外磁钢锁母(7)、转盘(8)、外组件锁母(9)、内安装套(10)、内导磁环(11)、内隔磁环(12)、内上径向充磁磁钢(13A)、内下径向充磁磁钢(13B)、内轴向充磁磁钢(14)、内上顺磁环(15A)、内下顺磁环(15B)、内保护套(16)、内磁钢锁母(17)和内组件锁母(18)；

所述定子系统主要包括：定子骨架(19)、铝基板(20)、左绕组(21A)、右绕组(21B)、前绕组(21C)、后绕组(21D)和环氧树脂胶(22)；

所述外安装套(1)位于外导磁环(2)、外隔磁环(3)、外上径向充磁磁钢(4A)、外下径向充磁磁钢(4B)、外轴向充磁磁钢(5)、外上顺磁环(6A)、外下顺磁环(6B)和外磁钢锁母(7)的径向外侧，外导磁环(2)位于外安装套(1)的径向内侧，外隔磁环(3)位于外导磁环(2)的径向内侧中心位置，外上径向充磁磁钢(4A)和外下径向充磁磁钢(4B)分别位于外隔磁环(3)的轴向上端和轴向下端，外轴向充磁磁钢(5)位于外隔磁环(3)的径向内侧，外上顺磁环(6A)位于外上径向充磁磁钢(4A)的径向内侧和外轴向充磁磁钢(5)的轴向上端，外下顺磁环(6B)位于外下径向充磁磁钢(4B)的径向内侧和外轴向充磁磁钢(5)的轴向下端，外磁钢锁母(7)位于外导磁环(2)、外下径向充磁磁钢(4B)和外下顺磁环(6B)的轴向下端，外导磁环(2)、外隔磁环(3)、外上径向充磁磁钢(4A)、外下径向充磁磁钢(4B)、外轴向充磁磁钢(5)、外上顺磁环(6A)和外下顺磁环(6B)位于外安装套(1)的径向内侧，并通过外磁钢锁母(7)外安装套(1)之间的螺纹配合固定在外安装套(1)上，外安装套(1)、外导磁环(2)、外隔磁环(3)、外上径向充磁磁钢(4A)、外下径向充磁磁钢(4B)、外轴向充磁磁钢(5)、外上顺磁环(6A)、外下顺磁环(6B)和外磁钢锁母(7)位于转盘(8)的环形槽外壁径向内侧，并通过外组件锁母(9)与转盘(8)之间的螺纹配合固定安装在转盘(8)上，内安装套(10)位于内导磁环(11)、内隔磁环(12)、内上径向充磁磁钢(13A)、内下径向充磁磁钢(13B)、内轴向充磁磁钢(14)、内上顺磁环(15A)、内下顺磁环(15B)、内保护套(16)和内磁钢锁母(17)的径向内侧，内导磁环(11)位于内安装套(10)的径向外侧，内隔磁环(12)位于内导磁环(11)的径向外侧中心位置，内上径向充磁磁钢(13A)和内下径向充磁磁钢(13B)分别位于内隔磁环(12)的轴向上端和轴向下端，内轴向充磁磁钢(14)位于内隔磁环(12)的径向外侧，内上顺磁环(15A)位于内上径向充磁磁钢(13A)的径向外侧和内轴向充磁磁钢(14)的轴向上端，内下顺磁环(15B)位于内下径向充磁磁钢(13B)的径向外侧和内轴向充磁磁钢(14)的轴向下端，内保护套(16)位于内轴向充磁磁钢(14)的径向外侧，内磁钢锁母(17)位于内导磁环(11)、内下径向充磁磁钢(13B)和内下顺磁环(15B)的轴向下端，内导磁环(11)、内隔磁环(12)、内上径向充磁磁钢(13A)、内下径向充磁磁钢(13B)、内轴向充磁磁钢(14)、内上顺磁环(15A)、内下顺磁环(15B)和内保护套(16)位于内安装套(10)的径向外侧，并通过内磁钢锁母(17)与内安装套(10)之间的螺纹配合固定安装在内安装套(10)上，内安装套(10)、内导磁环(11)、内隔磁环(12)、内上径向充磁磁钢(13A)、内下径向充磁磁钢(13B)、内轴向充磁磁钢(14)、内上顺磁环(15A)、内下顺磁环(15B)、内保护套(16)和内磁钢锁母(17)位于转盘(8)环形槽内壁径向外侧，并通过内组件锁母(18)与转盘(8)之间的螺纹配合固定安装在转盘(8)上，定子骨架(19)位于外轴向充磁磁钢(5)、外上顺磁环(6A)、外下顺磁环(6B)、外磁钢锁母(7)和外组件锁母(9)的径向内侧，铝基板(20)位于定子骨架(19)径向外侧下方，左绕组(21A)、右绕组(21B)、前绕组(21C)和后绕组(21D)分别位于定子骨架(19)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(22)固定安装在定子骨架(19)上，外安装套(1)、外轴向充磁磁钢(5)、外上顺磁环(6A)、外下顺磁环(6B)、外磁钢锁母(7)和外组件锁母(9)的内圆柱面与内安装套(10)、内上顺磁环(15A)、内下顺磁环(15B)、内保护套(16)、内磁钢锁母(17)和内组件锁母(18)的外圆柱面之间形成空气气隙(23)。

2.根据权利要求1所述的叠加效应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)、转盘(8)、内安装套(10)和内保护套(16)均为钛合金材料。

3.根据权利要求1所述的叠加效应的隐式洛伦兹力偏转磁轴承，其特征在于：所述的外导磁环(2)、外上顺磁环(6A)、外下顺磁环(6B)、内导磁环(11)、内上顺磁环(15A)和内下顺磁环(15B)均为强导磁率的1J50或1J22棒材材料。

4.根据权利要求1所述的叠加效应的隐式洛伦兹力偏转磁轴承，其特征在于：所述的外隔磁环(3)、外磁钢锁母(7)、外组件锁母(9)、内隔磁环(12)、内磁钢锁母(17)、内组件锁母(18)和铝基板(20)均为导热性能较好的硬铝合金2A12-T4或超硬铝合金7A09棒材材料。

5.根据权利要求1所述的叠加效应的隐式洛伦兹力偏转磁轴承，其特征在于：所述的外上径向充磁磁钢(4A)、外下径向充磁磁钢(4B)、外轴向充磁磁钢(5)、内上径向充磁磁钢(13A)、内下径向充磁磁钢(13B)和内轴向充磁磁钢(14)均为钕铁硼合金或衫钴合金硬磁材料。

6.根据权利要求1所述的叠加效应的隐式洛伦兹力偏转磁轴承，其特征在于：所述的外轴向充磁磁钢(5)和内轴向充磁磁钢(14)均为轴向充磁，外上径向充磁磁钢(4A)、外下径向充磁磁钢(4B)、内上径向充磁磁钢(13A)和内下径向充磁磁钢(13B)均为径向充磁，外上径向充磁磁钢(4A)、外下径向充磁磁钢(4B)、外轴向充磁磁钢(5)、内上径向充磁磁钢(13A)、内下径向充磁磁钢(13B)和内轴向充磁磁钢(14)的充磁方向依次为：外S内N、外N内S、上N下S、外S内N、外N内S、上S下N或外N内S、外S内N、上S下N、外N内S、外S内N、上N下S。

7.根据权利要求1所述的叠加效应的隐式洛伦兹力偏转磁轴承，其特征在于：所述的定子骨架(19)为耐高温高强度的聚酰亚胺材料。

8.根据权利要求1所述的叠加效应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(22)固化环境为常温真空环境，固化时间不低于72小时。