[发明专利]一种三自由度隐式洛伦兹力磁轴承

说明书

本发明公开了一种三自由度隐式洛伦兹力磁轴承，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、外导磁环、外隔磁环、外磁钢、外顺磁环、转盘、内安装套、内导磁环、内隔磁环、内磁钢和内顺磁环；定子系统主要包括：定子骨架、铝基板、绕组和环氧树脂胶。本发明采用磁钢内置的隐式方案提高了气隙气密均匀性，通过增加轴向磁钢和轴向绕组，实现了轴向平动和径向两自由度偏转控制。

技术领域

本发明涉及一种非接触磁悬浮轴承，尤其涉及一种三自由度隐式洛伦兹力磁轴承。

背景技术

按电磁力产生方式，主动磁轴承可分为磁阻力磁轴承和洛伦兹力磁轴承。前者通过改变磁极绕组电流的大小和方向来产生所需的控制磁通，从而产生相应的悬浮支承力，但其力与电流成平方关系，经线性化后线性范围仍较窄，控制精度低。后者通过改变放置于恒定磁场中绕组的电流大小和方向来产生所需的悬浮支承力，其力与电流成线性关系，线性度好，控制精度高。因此洛伦兹力磁轴承更适用于超稳超静磁悬浮惯性执行机构旋转部件的高精度悬浮控制。

论文《一种磁悬浮陀螺飞轮方案设计与关键技术分析》所述的磁悬浮陀螺飞轮，采用了一个三自由度洛伦兹力磁轴承控制转子轴向平动和径向两自由度偏转，但其轴向绕组和偏转绕组沿径向安置于同一气隙内，气隙宽度一定下，轴向绕组和偏转绕组的总匝数一定，因此两种绕组匝数较少，导致磁轴承轴向平动悬浮刚度和偏转力矩刚度偏低。为提高三自由度洛伦兹力的轴向平动悬浮刚度和偏转力矩刚度，授权专利201520185424.X提出了一种双定子三自由度解耦洛伦兹力磁轴承，将轴向绕组和偏转绕组分别放置于轴向气隙和偏转气隙内，气隙宽度一定下，增加了绕组线圈匝数。但其双定子结构增加了转子径向尺寸，且其磁钢位于磁极端部，气隙边缘漏磁明显，降低了磁密均匀度。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，拼接缝隙会引起磁密周向波动，进一步降低了气隙磁密均匀性。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有高磁密均匀性的三自由度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：