CN108916229A - 一种高刚度隐式洛伦兹力偏转磁轴承 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高刚度隐式洛伦兹力偏转磁轴承，包括转子系统和定子系统两部分，转子系统主要包括：外安装套、外磁钢、外导磁环、外隔磁环、外下锁母、外组件锁母、内安装套、内磁钢、内导磁环、内隔磁环、内下锁母、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。本发明多圈磁钢内嵌于磁极内部，消除了磁钢拼接缝隙引起的气隙磁密周向波动，且多圈磁钢在永磁磁路回路中为串联结构，回路磁动势大，提升了气隙磁密，有利于同时实现磁轴承的高悬浮控制精度和高支承刚度。

Description

一种高刚度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，尤其涉及一种高刚度隐式洛伦兹力偏转磁轴承。

背景技术

航天器的姿态控制系统一般由姿态敏感器、姿态控制器和执行机构组成。惯性执行机构作为常用的姿态控制执行机构具有无需消耗工质、控制力矩精度高的优点，适合于高精度、大力矩和长时间运行的航天器。传统的惯性执行机构普遍采用机械轴承支承，存在摩擦力矩，输出力矩精度低，不平衡振动大，寿命短等缺点。磁悬浮轴承通过对电磁铁实时动态控制，使其产生受控的非接触磁场力来实现对转子的悬浮，具有无机械接触，无磨损，运动阻力小，转速高等优点。由于现有大部分磁轴承为磁阻力磁轴承，其悬浮力与电流成平方关系，经线性化后线性范围窄，且存在位移负刚度，控制精度受限。洛伦兹力磁轴承的悬浮力与电流成线性关系，且无位移刚度，具有更高的悬浮控制精度，是航天器惯性执行机构的理想支承方式。

授权专利201110253688.0所述的一种大力矩磁悬浮飞轮采用磁阻力和洛伦兹力两种悬浮力控制转子的运动，利用径向解耦锥形磁轴承实现两个径向平动和轴向平动悬浮控制，借助洛伦兹力磁轴承实现转子径向两自由度偏转。该方案洛伦兹力磁轴承的磁钢位于磁极端部，且磁钢尺寸较大，需采用拼接方式，拼接缝隙会引起周向气隙磁密的较大波动，降低了悬浮精度和控制精度。申请专利201610597382.X所述的一种双永磁体偏转洛伦兹力磁轴承，将磁钢内嵌于磁极内部，利用导磁环的顺磁效应，消除了气隙磁密周向波动，提高了悬浮和控制精度。但其磁钢数较少，只有两圈，磁动势偏低，且磁场在顺磁环处存在一定漏磁，削弱了气隙磁密大小，导致轴承悬浮刚度偏低。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有高磁场强度和高控制精度的高刚度隐式洛伦兹力偏转磁轴承，在保证气隙磁密均匀性的前提下，提升了气隙磁密大小，可为悬浮转子提供高支承刚度和高悬浮控制精度。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的高刚度隐式洛伦兹力偏转磁轴承，主要包括转子系统和定子系统，转子系统主要包括：外安装套、外中磁钢、外上外导磁环、外下外导磁环、外隔磁环、外上磁钢、外下磁钢、外上内导磁环、外下内导磁环、外下锁母、转盘、外组件锁母、内安装套、内中磁钢、内上内导磁环、内下内导磁环、内隔磁环、内上磁钢、内下磁钢、内上外导磁环、内下外导磁环、内下锁母和内组件锁母；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；外安装套位于外中磁钢、外上外导磁环和外下外导磁环的径向外侧，外中磁钢位于外安装套径向内侧中心位置，外上外导磁环位于外中磁钢轴向上端，外下外导磁环位于外中磁钢轴向下端，外隔磁环位于外中磁钢径向内侧，外上磁钢和外上内导磁环位于外隔磁环的轴向上端，从外至内依次为外上磁钢和外上内导磁环，外下磁钢和外下内导磁环位于外隔磁环的轴向下端，从外至内依次为外下磁钢和外下内导磁环，外下锁母位于外下外导磁环、外下磁钢和外下内导磁环的轴向下端，外中磁钢、外上外导磁环、外下外导磁环、外隔磁环、外上磁钢、外下磁钢、外上内导磁环和外下内导磁环位于外安装套径向内侧，并通过外下锁母与外安装套之间的螺纹配合固定安装在外安装套上，外安装套、外中磁钢、外上外导磁环、外下外导磁环、外隔磁环、外上磁钢、外下磁钢、外上内导磁环、外下内导磁环和外下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，内安装套位于内中磁钢、内上内导磁环和内下内导磁环的径向内侧，内中磁钢位于内安装套的径向外侧中心位置，内上内导磁环位于内中磁钢轴向上端，内下内导磁环位于内中磁钢轴向下端，内隔磁环位于内中磁钢径向外侧，内上磁钢和内上外导磁环位于内隔磁环的轴向上端，从内至外依次为内上磁钢和内上外导磁环，内下磁钢和内下外导磁环位于内隔磁环的轴向下端，从内至外依次为内下磁钢和内下外导磁环，内下锁母位于内下内导磁环、内下磁钢和内下外导磁环的轴向下端，内中磁钢、内上内导磁环、内下内导磁环、内隔磁环、内上磁钢、内下磁钢、内上外导磁环和内下外导磁环位于内安装套径向外侧，并通过内下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、内中磁钢、内上内导磁环、内下内导磁环、内隔磁环、内上磁钢、内下磁钢、内上外导磁环、内下外导磁环和内下锁母位于转盘的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，定子骨架位于外隔磁环、外上内导磁环、外下内导磁环、外下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，并通过螺纹配合固定安装在定子骨架上，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，左绕组、右绕组、前绕组和后绕组通过环氧树脂胶固定在定子骨架上，外隔磁环、外上内导磁环、外下内导磁环、外下锁母和外组件锁母的内圆柱面与内隔磁环、内上外导磁环、内下外导磁环、内下锁母和内组件锁母的外圆柱面之间形成气隙。

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高刚度隐式洛伦兹力偏转磁轴承，可用于磁悬浮惯性动量轮的支承，通过磁轴承控制转子旋转轴绕径向两自由度偏转，使动量轮具有输出瞬间较大的二自由度陀螺力矩的能力，有利于简化航天器系统构型，改善和提升姿态控制系统性能。

附图说明

图1为本发明实施例提供的高刚度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高刚度隐式洛伦兹力偏转磁轴承的径向Y向剖视图；

图3为本发明实施例的转子系统的剖视图；

图4为本发明实施例的定子系统的剖视图；

图5a为本发明实施例的定子骨架的剖视图；

图5b为本发明实施例的定子骨架的三维结构示意图；

图6为本发明实施例的外安装套、外中磁钢、外上外导磁环、外下外导磁环、外隔磁环、外上磁钢、外下磁钢、外上内导磁环、外下内导磁环和外下锁母组成的组件剖视图；

图7为本发明实施例的内安装套、内中磁钢、内上内导磁环、内下内导磁环、内隔磁环、内上磁钢、内下磁钢、内上外导磁环、内下外导磁环和内下锁母组成的组件剖视图。

具体实施方式

下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。本发明实施例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。

本发明的高刚度隐式洛伦兹力偏转磁轴承，其较佳的具体实施方式是：

主要包括转子系统和定子系统，转子系统主要包括：外安装套、外中磁钢、外上外导磁环、外下外导磁环、外隔磁环、外上磁钢、外下磁钢、外上内导磁环、外下内导磁环、外下锁母、转盘、外组件锁母、内安装套、内中磁钢、内上内导磁环、内下内导磁环、内隔磁环、内上磁钢、内下磁钢、内上外导磁环、内下外导磁环、内下锁母和内组件锁母；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；外安装套位于外中磁钢、外上外导磁环和外下外导磁环的径向外侧，外中磁钢位于外安装套径向内侧中心位置，外上外导磁环位于外中磁钢轴向上端，外下外导磁环位于外中磁钢轴向下端，外隔磁环位于外中磁钢径向内侧，外上磁钢和外上内导磁环位于外隔磁环的轴向上端，从外至内依次为外上磁钢和外上内导磁环，外下磁钢和外下内导磁环位于外隔磁环的轴向下端，从外至内依次为外下磁钢和外下内导磁环，外下锁母位于外下外导磁环、外下磁钢和外下内导磁环的轴向下端，外中磁钢、外上外导磁环、外下外导磁环、外隔磁环、外上磁钢、外下磁钢、外上内导磁环和外下内导磁环位于外安装套径向内侧，并通过外下锁母与外安装套之间的螺纹配合固定安装在外安装套上，外安装套、外中磁钢、外上外导磁环、外下外导磁环、外隔磁环、外上磁钢、外下磁钢、外上内导磁环、外下内导磁环和外下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，内安装套位于内中磁钢、内上内导磁环和内下内导磁环的径向内侧，内中磁钢位于内安装套的径向外侧中心位置，内上内导磁环位于内中磁钢轴向上端，内下内导磁环位于内中磁钢轴向下端，内隔磁环位于内中磁钢径向外侧，内上磁钢和内上外导磁环位于内隔磁环的轴向上端，从内至外依次为内上磁钢和内上外导磁环，内下磁钢和内下外导磁环位于内隔磁环的轴向下端，从内至外依次为内下磁钢和内下外导磁环，内下锁母位于内下内导磁环、内下磁钢和内下外导磁环的轴向下端，内中磁钢、内上内导磁环、内下内导磁环、内隔磁环、内上磁钢、内下磁钢、内上外导磁环和内下外导磁环位于内安装套径向外侧，并通过内下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、内中磁钢、内上内导磁环、内下内导磁环、内隔磁环、内上磁钢、内下磁钢、内上外导磁环、内下外导磁环和内下锁母位于转盘的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，定子骨架位于外隔磁环、外上内导磁环、外下内导磁环、外下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，并通过螺纹配合固定安装在定子骨架上，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，左绕组、右绕组、前绕组和后绕组通过环氧树脂胶固定在定子骨架上，外隔磁环、外上内导磁环、外下内导磁环、外下锁母和外组件锁母的内圆柱面与内隔磁环、内上外导磁环、内下外导磁环、内下锁母和内组件锁母的外圆柱面之间形成气隙。

所述的外上外导磁环、外下外导磁环、外上内导磁环、外下内导磁环、内上内导磁环、内下内导磁环、内上外导磁环和内下外导磁环均为1J50或1J22材料。所述的外安装套、外隔磁环、外下锁母、外组件锁母、内安装套、内隔磁环、内下锁母、内组件锁母和铝基板均为导热性能较好的硬铝合金2A12或超硬铝合金7A09棒材材料。所述的外中磁钢、外上磁钢、外下磁钢、内中磁钢、内上磁钢和内下磁钢为钕铁硼合金或钐钴合金硬磁材料，外中磁钢和内中磁钢为轴向充磁，外上磁钢、外下磁钢、内上磁钢和内下磁钢为径向充磁，外中磁钢、外上磁钢、外下磁钢、内中磁钢、内上磁钢和内下磁钢的充磁方向依次为：上N下S、左S右N、左N右S、上S下N、左S右N和左N右S或为上S下N、左N右S、左S右N、上N下S、左N右S和左S右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24小时。

上述方案的原理是：

通过外中磁钢和内中磁钢为轴向充磁，外上磁钢、外下磁钢、内上磁钢和内下磁钢为径向充磁，两种充磁方向的磁钢串联在闭合的永磁磁路中，产生恒定封闭的永磁磁场，利用放置在永磁磁场中的通电左绕组、右绕组、前绕组和后绕组产生安培力，提供转子径向偏转控制所需的悬浮力和力矩，实现转子径向两自由度偏转悬浮控制。采用六圈磁钢内嵌于磁极内部，提升了永磁回路磁动势和气隙磁密大小，利用导磁环的顺磁效应，消除了气隙磁密周向波动，实现了悬浮转子高支承刚度和高悬浮控制精度。本发明的+X通道永磁磁路为：磁通从外中磁钢N极出发，经过外上外导磁环到达外上磁钢的S极，从外上磁钢N极流出，经过外上内导磁环、气隙上端、左绕组上端、内上外导磁环到达内上磁钢的S极，从内上磁钢的N极流出，经过内上内导磁环到达内中磁钢的S极，从内中磁钢的N极流出，经过内下内导磁环到达内下磁钢的S极，从内下磁钢的N极流出，经过内下外导磁环、左绕组下端、气隙下端、外下内导磁环到达外下磁钢的S极，从外下磁钢的N极流出，经过外下外导磁环回到外中磁钢的N极。-X通道永磁磁路为：磁通从外中磁钢N极出发，经过外上外导磁环到达外上磁钢的S极，从外上磁钢N极流出，经过外上内导磁环、气隙上端、右绕组上端、内上外导磁环到达内上磁钢的S极，从内上磁钢的N极流出，经过内上内导磁环到达内中磁钢的S极，从内中磁钢的N极流出，经过内下内导磁环到达内下磁钢的S极，从内下磁钢的N极流出，经过内下外导磁环、右绕组下端、气隙下端、外下内导磁环到达外下磁钢的S极，从外下磁钢的N极流出，经过外下外导磁环回到外中磁钢的N极。沿Y方向磁路如图2所示，其磁路与沿X方向类似。

本发明与现有技术相比的优点在于：

本发明磁钢内嵌于磁极内部，消除了磁钢拼接缝隙引起的气隙磁密宏观波动，与现有显式磁路方案的洛伦兹力磁轴承相比，具有气隙磁密均匀性好，控制精度高的优点。此外，与现有双圈磁钢的隐式磁路方案的洛伦兹力磁轴承相比，其永磁磁路回路中，磁钢数量多，磁动势大，气隙磁密高，具有很高的悬浮支承刚度的优点。

具体实施例：

如图1、2所示，高刚度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，转子系统主要包括：外安装套1、外中磁钢2、外上外导磁环3A、外下外导磁环3B、外隔磁环4、外上磁钢5A、外下磁钢5B、外上内导磁环6A、外下内导磁环6B、外下锁母7、转盘8、外组件锁母9、内安装套10、内中磁钢11、内上内导磁环12A、内下内导磁环12B、内隔磁环13、内上磁钢14A、内下磁钢14B、内上外导磁环15A、内下外导磁环15B、内下锁母16和内组件锁母17；定子系统主要包括：定子骨架18、铝基板19、左绕组20A、右绕组20B、前绕组20C、后绕组20D和环氧树脂胶21；外安装套1位于外中磁钢2、外上外导磁环3A和外下外导磁环3B的径向外侧，外中磁钢2位于外安装套1径向内侧中心位置，外上外导磁环3A位于外中磁钢2轴向上端，外下外导磁环3B位于外中磁钢2轴向下端，外隔磁环4位于外中磁钢2径向内侧，外上磁钢5A和外上内导磁环6A位于外隔磁环4的轴向上端，从外至内依次为外上磁钢5A和外上内导磁环6A，外下磁钢5B和外下内导磁环6B位于外隔磁环4的轴向下端，从外至内依次为外下磁钢5B和外下内导磁环6B，外下锁母7位于外下外导磁环3B、外下磁钢5B和外下内导磁环6B的轴向下端，外中磁钢2、外上外导磁环3A、外下外导磁环3B、外隔磁环4、外上磁钢5A、外下磁钢5B、外上内导磁环6A和外下内导磁环6B位于外安装套1径向内侧，并通过外下锁母7与外安装套1之间的螺纹配合固定安装在外安装套1上，外安装套1、外中磁钢2、外上外导磁环3A、外下外导磁环3B、外隔磁环4、外上磁钢5A、外下磁钢5B、外上内导磁环6A、外下内导磁环6B和外下锁母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位于内中磁钢11、内上内导磁环12A和内下内导磁环12B的径向内侧，内中磁钢11位于内安装套10的径向外侧中心位置，内上内导磁环12A位于内中磁钢11轴向上端，内下内导磁环12B位于内中磁钢11轴向下端，内隔磁环13位于内中磁钢11径向外侧，内上磁钢14A和内上外导磁环15A位于内隔磁环13的轴向上端，从内至外依次为内上磁钢14A和内上外导磁环15A，内下磁钢14B和内下外导磁环15B位于内隔磁环13的轴向下端，从内至外依次为内下磁钢14B和内下外导磁环15B，内下锁母16位于内下内导磁环12B、内下磁钢14B和内下外导磁环15B的轴向下端，内中磁钢11、内上内导磁环12A、内下内导磁环12B、内隔磁环13、内上磁钢14A、内下磁钢14B、内上外导磁环15A和内下外导磁环15B位于内安装套10径向外侧，并通过内下锁母16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、内中磁钢11、内上内导磁环12A、内下内导磁环12B、内隔磁环13、内上磁钢14A、内下磁钢14B、内上外导磁环15A、内下外导磁环15B和内下锁母16位于转盘8的环形槽内壁径向外侧，并通过内组件锁母17与转盘8之间的螺纹配合固定安装在转盘8上，定子骨架18位于外隔磁环4、外上内导磁环6A、外下内导磁环6B、外下锁母7和外组件锁母9的径向内侧，铝基板19位于定子骨架18径向外侧下方，并通过螺纹配合固定安装在定子骨架18上，左绕组20A、右绕组20B、前绕组20C和后绕组20D分别位于定子骨架18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，左绕组20A、右绕组20B、前绕组20C和后绕组20D通过环氧树脂胶21固定在定子骨架18上，外隔磁环4、外上内导磁环6A、外下内导磁环6B、外下锁母7和外组件锁母9的内圆柱面与内隔磁环13、内上外导磁环15A、内下外导磁环15B、内下锁母16和内组件锁母17的外圆柱面之间形成气隙22。

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、外中磁钢2、外上外导磁环3A、外下外导磁环3B、外隔磁环4、外上磁钢5A、外下磁钢5B、外上内导磁环6A、外下内导磁环6B、外下锁母7、转盘8、外组件锁母9、内安装套10、内中磁钢11、内上内导磁环12A、内下内导磁环12B、内隔磁环13、内上磁钢14A、内下磁钢14B、内上外导磁环15A、内下外导磁环15B、内下锁母16和内组件锁母17，外安装套1位于外中磁钢2、外上外导磁环3A和外下外导磁环3B的径向外侧，外中磁钢2位于外安装套1径向内侧中心位置，外上外导磁环3A位于外中磁钢2轴向上端，外下外导磁环3B位于外中磁钢2轴向下端，外隔磁环4位于外中磁钢2径向内侧，外上磁钢5A和外上内导磁环6A位于外隔磁环4的轴向上端，从外至内依次为外上磁钢5A和外上内导磁环6A，外下磁钢5B和外下内导磁环6B位于外隔磁环4的轴向下端，从外至内依次为外下磁钢5B和外下内导磁环6B，外下锁母7位于外下外导磁环3B、外下磁钢5B和外下内导磁环6B的轴向下端，通过外下锁母7与外安装套1之间的螺纹配合固定安装在外安装套1上，外安装套1、外中磁钢2、外上外导磁环3A、外下外导磁环3B、外隔磁环4、外上磁钢5A、外下磁钢5B、外上内导磁环6A、外下内导磁环6B和外下锁母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位于内中磁钢11、内上内导磁环12A和内下内导磁环12B的径向内侧，内中磁钢11位于内安装套10的径向外侧中心位置，内上内导磁环12A位于内中磁钢11轴向上端，内下内导磁环12B位于内中磁钢11轴向下端，内隔磁环13位于内中磁钢11径向外侧，内上磁钢14A和内上外导磁环15A位于内隔磁环13的轴向上端，从内至外依次为内上磁钢14A和内上外导磁环15A，内下磁钢14B和内下外导磁环15B位于内隔磁环13的轴向下端，从内至外依次为内下磁钢14B和内下外导磁环15B，内下锁母16位于内下内导磁环12B、内下磁钢14B和内下外导磁环15B的轴向下端，通过内下锁母16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、内中磁钢11、内上内导磁环12A、内下内导磁环12B、内隔磁环13、内上磁钢14A、内下磁钢14B、内上外导磁环15A、内下外导磁环15B和内下锁母16位于转盘8的环形槽内壁径向外侧，并通过内组件锁母17与转盘8之间的螺纹配合固定安装在转盘8上，外隔磁环4、外上内导磁环6A、外下内导磁环6B、外下锁母7和外组件锁母9的内圆柱面与内隔磁环13、内上外导磁环15A、内下外导磁环15B、内下锁母16和内组件锁母17的外圆柱面之间形成气隙22。上述发明所用的外上外导磁环3A、外下外导磁环3B、外上内导磁环6A、外下内导磁环6B、内上内导磁环12A、内下内导磁环12B、内上外导磁环15A和内下外导磁环15B均为1J50或1J22材料，外安装套1、外隔磁环4、外下锁母7、外组件锁母9、内安装套10、内隔磁环13、内下锁母16、内组件锁母17和铝基板19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，外中磁钢2、外上磁钢5A、外下磁钢5B、内中磁钢11、内上磁钢14A和内下磁钢14B为钕铁硼合金或钐钴合金硬磁材料，外中磁钢2和内中磁钢11为轴向充磁，外上磁钢5A、外下磁钢5B、内上磁钢14A和内下磁钢14B为径向充磁，外中磁钢2、外上磁钢5A、外下磁钢5B、内中磁钢11、内上磁钢14A和内下磁钢14B的充磁方向依次为：上N下S、左S右N、左N右S、上S下N、左S右N和左N右S或为上S下N、左N右S、左S右N、上N下S、左N右S和左S右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18、铝基板19、左绕组20A、右绕组20B、前绕组20C、后绕组20D和环氧树脂胶21，铝基板19位于定子骨架18径向外侧下方，并通过螺纹配合固定安装在定子骨架18上，左绕组20A、右绕组20B、前绕组20C和后绕组20D分别位于定子骨架18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，左绕组20A、右绕组20B、前绕组20C和后绕组20D通过环氧树脂胶21固定在定子骨架18上，环氧树脂胶21固化环境为常温真空环境，固化时间不低于24小时。

图5a为本发明技术解决方案的定子骨架18的剖视图，图5b为本发明技术解决方案的定子骨架18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，定子骨架18下端螺纹用于与铝基板19螺纹连接，定子骨架18上端四个凸台分别用于左绕组20A、右绕组20B、前绕组20C和后绕组20D缠绕，常温真空环境下，将左绕组20A、右绕组20B、前绕组20C和后绕组20D分别缠绕在定子骨架18左凸台、右凸台、前凸台和后凸台上，并灌满环氧树脂胶21，在常温真空环境下，经过24小时真空固化后，左绕组20A、右绕组20B、前绕组20C和后绕组20D完全固定在定子骨架18上。

图6为本发明技术解决方案的外安装套1、外中磁钢2、外上外导磁环3A、外下外导磁环3B、外隔磁环4、外上磁钢5A、外下磁钢5B、外上内导磁环6A、外下内导磁环6B和外下锁母7组成的组件剖视图，外安装套1位于外中磁钢2、外上外导磁环3A和外下外导磁环3B的径向外侧，外中磁钢2位于外安装套1径向内侧中心位置，外上外导磁环3A位于外中磁钢2轴向上端，外下外导磁环3B位于外中磁钢2轴向下端，外隔磁环4位于外中磁钢2径向内侧，外上磁钢5A和外上内导磁环6A位于外隔磁环4的轴向上端，从外至内依次为外上磁钢5A和外上内导磁环6A，外下磁钢5B和外下内导磁环6B位于外隔磁环4的轴向下端，从外至内依次为外下磁钢5B和外下内导磁环6B，外下锁母7位于外下外导磁环3B、外下磁钢5B和外下内导磁环6B的轴向下端，外中磁钢2、外上外导磁环3A、外下外导磁环3B、外隔磁环4、外上磁钢5A、外下磁钢5B、外上内导磁环6A和外下内导磁环6B位于外安装套1径向内侧，并通过外下锁母7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10、内中磁钢11、内上内导磁环12A、内下内导磁环12B、内隔磁环13、内上磁钢14A、内下磁钢14B、内上外导磁环15A、内下外导磁环15B和内下锁母16组成的组件剖视图，内安装套10位于内中磁钢11、内上内导磁环12A和内下内导磁环12B的径向内侧，内中磁钢11位于内安装套10的径向外侧中心位置，内上内导磁环12A位于内中磁钢11轴向上端，内下内导磁环12B位于内中磁钢11轴向下端，内隔磁环13位于内中磁钢11径向外侧，内上磁钢14A和内上外导磁环15A位于内隔磁环13的轴向上端，从内至外依次为内上磁钢14A和内上外导磁环15A，内下磁钢14B和内下外导磁环15B位于内隔磁环13的轴向下端，从内至外依次为内下磁钢14B和内下外导磁环15B，内下锁母16位于内下内导磁环12B、内下磁钢14B和内下外导磁环15B的轴向下端，内中磁钢11、内上内导磁环12A、内下内导磁环12B、内隔磁环13、内上磁钢14A、内下磁钢14B、内上外导磁环15A和内下外导磁环15B位于内安装套10径向外侧，并通过内下锁母16与内安装套10之间的螺纹配合固定安装在内安装套10上。

本发明技术解决方案的左绕组20A、右绕组20B、前绕组20C和后绕组20D用导电良好的铜线绕制后真空浸漆烘干而成。

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)

1.一种高刚度隐式洛伦兹力偏转磁轴承，主要包括转子系统和定子系统，其特征在于：

所述转子系统主要包括：外安装套(1)、外中磁钢(2)、外上外导磁环(3A)、外下外导磁环(3B)、外隔磁环(4)、外上磁钢(5A)、外下磁钢(5B)、外上内导磁环(6A)、外下内导磁环(6B)、外下锁母(7)、转盘(8)、外组件锁母(9)、内安装套(10)、内中磁钢(11)、内上内导磁环(12A)、内下内导磁环(12B)、内隔磁环(13)、内上磁钢(14A)、内下磁钢(14B)、内上外导磁环(15A)、内下外导磁环(15B)、内下锁母(16)和内组件锁母(17)；

所述定子系统主要包括：定子骨架(18)、铝基板(19)、左绕组(20A)、右绕组(20B)、前绕组(20C)、后绕组(20D)和环氧树脂胶(21)；

所述外安装套(1)位于外中磁钢(2)、外上外导磁环(3A)和外下外导磁环(3B)的径向外侧，外中磁钢(2)位于外安装套(1)径向内侧中心位置，外上外导磁环(3A)位于外中磁钢(2)轴向上端，外下外导磁环(3B)位于外中磁钢(2)轴向下端，外隔磁环(4)位于外中磁钢(2)径向内侧，外上磁钢(5A)和外上内导磁环(6A)位于外隔磁环(4)的轴向上端，从外至内依次为外上磁钢(5A)和外上内导磁环(6A)，外下磁钢(5B)和外下内导磁环(6B)位于外隔磁环(4)的轴向下端，从外至内依次为外下磁钢(5B)和外下内导磁环(6B)，外下锁母(7)位于外下外导磁环(3B)、外下磁钢(5B)和外下内导磁环(6B)的轴向下端，外中磁钢(2)、外上外导磁环(3A)、外下外导磁环(3B)、外隔磁环(4)、外上磁钢(5A)、外下磁钢(5B)、外上内导磁环(6A)和外下内导磁环(6B)位于外安装套(1)径向内侧，并通过外下锁母(7)与外安装套(1)之间的螺纹配合固定安装在外安装套(1)上，外安装套(1)、外中磁钢(2)、外上外导磁环(3A)、外下外导磁环(3B)、外隔磁环(4)、外上磁钢(5A)、外下磁钢(5B)、外上内导磁环(6A)、外下内导磁环(6B)和外下锁母(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)位于内中磁钢(11)、内上内导磁环(12A)和内下内导磁环(12B)的径向内侧，内中磁钢(11)位于内安装套(10)的径向外侧中心位置，内上内导磁环(12A)位于内中磁钢(11)轴向上端，内下内导磁环(12B)位于内中磁钢(11)轴向下端，内隔磁环(13)位于内中磁钢(11)径向外侧，内上磁钢(14A)和内上外导磁环(15A)位于内隔磁环(13)的轴向上端，从内至外依次为内上磁钢(14A)和内上外导磁环(15A)，内下磁钢(14B)和内下外导磁环(15B)位于内隔磁环(13)的轴向下端，从内至外依次为内下磁钢(14B)和内下外导磁环(15B)，内下锁母(16)位于内下内导磁环(12B)、内下磁钢(14B)和内下外导磁环(15B)的轴向下端，内中磁钢(11)、内上内导磁环(12A)、内下内导磁环(12B)、内隔磁环(13)、内上磁钢(14A)、内下磁钢(14B)、内上外导磁环(15A)和内下外导磁环(15B)位于内安装套(10)径向外侧，并通过内下锁母(16)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)、内中磁钢(11)、内上内导磁环(12A)、内下内导磁环(12B)、内隔磁环(13)、内上磁钢(14A)、内下磁钢(14B)、内上外导磁环(15A)、内下外导磁环(15B)和内下锁母(16)位于转盘(8)的环形槽内壁径向外侧，并通过内组件锁母(17)与转盘(8)之间的螺纹配合固定安装在转盘(8)上，定子骨架(18)位于外隔磁环(4)、外上内导磁环(6A)、外下内导磁环(6B)、外下锁母(7)和外组件锁母(9)的径向内侧，铝基板(19)位于定子骨架(18)径向外侧下方，并通过螺纹配合固定安装在定子骨架(18)上，左绕组(20A)、右绕组(20B)、前绕组(20C)和后绕组(20D)分别位于定子骨架(18)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，左绕组(20A)、右绕组(20B)、前绕组(20C)和后绕组(20D)通过环氧树脂胶(21)固定在定子骨架(18)上，外隔磁环(4)、外上内导磁环(6A)、外下内导磁环(6B)、外下锁母(7)和外组件锁母(9)的内圆柱面与内隔磁环(13)、内上外导磁环(15A)、内下外导磁环(15B)、内下锁母(16)和内组件锁母(17)的外圆柱面之间形成气隙(22)。

2.根据权利要求1所述的高刚度隐式洛伦兹力偏转磁轴承，其特征在于：所述的外上外导磁环(3A)、外下外导磁环(3B)、外上内导磁环(6A)、外下内导磁环(6B)、内上内导磁环(12A)、内下内导磁环(12B)、内上外导磁环(15A)和内下外导磁环(15B)均为1J50或1J22材料。

3.根据权利要求1所述的高刚度隐式洛伦兹力偏转磁轴承，其特征在于：所述的外安装套(1)、外隔磁环(4)、外下锁母(7)、外组件锁母(9)、内安装套(10)、内隔磁环(13)、内下锁母(16)、内组件锁母(17)和铝基板(19)均为硬铝合金2A12或超硬铝合金7A09棒材材料。

4.根据权利要求1所述的高刚度隐式洛伦兹力偏转磁轴承，其特征在于：所述的外中磁钢(2)、外上磁钢(5A)、外下磁钢(5B)、内中磁钢(11)、内上磁钢(14A)和内下磁钢(14B)为钕铁硼合金或钐钴合金硬磁材料，外中磁钢(2)和内中磁钢(11)为轴向充磁，外上磁钢(5A)、外下磁钢(5B)、内上磁钢(14A)和内下磁钢(14B)为径向充磁，外中磁钢(2)、外上磁钢(5A)、外下磁钢(5B)、内中磁钢(11)、内上磁钢(14A)和内下磁钢(14B)的充磁方向依次为：上N下S、左S右N、左N右S、上S下N、左S右N和左N右S或为上S下N、左N右S、左S右N、上N下S、左N右S和左S右N。

5.根据权利要求1所述的高刚度隐式洛伦兹力偏转磁轴承，其特征在于：所述的定子骨架(18)为耐高温高强度的聚酰亚胺材料。

6.根据权利要求1所述的高刚度隐式洛伦兹力偏转磁轴承，其特征在于：所述的环氧树脂胶(21)固化环境为常温真空环境，固化时间不低于24小时。