[发明专利]永磁轴承磁悬浮飞轮系统及球形机器人

说明书

本发明提供一种永磁轴承磁悬浮飞轮系统及球形机器人，通过在飞轮的两侧分别设置永磁轴承，所述永磁轴承的定子及转子均为永磁体。当所述永磁轴承磁悬浮飞轮系统偏摆时，通过所述永磁轴承的定子与所述转子之间的斥力的作用，保持所述飞轮在其转动平面内进行稳定的转动，从而避免所述飞轮相对其转动平面的偏摆使所述机械轴承产生磨损，延长所述永磁轴承磁悬浮飞轮系统的使用寿命。

技术领域

本发明涉及飞轮系统，尤其涉及一种永磁轴承磁悬浮飞轮系统及球形机器人。

背景技术

目前，大部分飞轮系统的飞轮一般都是在机械轴承的支承下进行高速的旋转。在所述飞轮的旋转过程中，当所述飞轮系统发生偏摆时，由于高速转动的所述飞轮会产生陀螺力矩，使得所述飞轮相对其转动平面产生偏摆，从而使得支承所述飞轮旋转的所述机械轴承容易产生磨损，从而会严重影响所述飞轮的使用寿命。

发明内容

本发明的提供一种永磁轴承磁悬浮飞轮系统及球形机器人，所述永磁轴承磁悬浮飞轮系统的机械轴承不容易产生磨损，所述永磁轴承磁悬浮飞轮系统的使用寿命较长。

所述永磁轴承磁悬浮飞轮系统包括壳体、设于所述壳体内的飞轮、转轴、两个永磁轴承及机械轴承；所述转轴穿过所述飞轮的中心，并与所述飞轮同轴固定；所述机械轴承与所述转轴固定，用于支撑所述飞轮的转动；两个所述永磁轴承与所述转轴同轴，所述飞轮位于两个所述永磁轴承之间，用于保持所述飞轮的转动的稳定；每个所述永磁轴承包括定子及与所述定子相对的转子，所述定子及所述转子均为永磁体，所述转子套设于所述转轴上并与所述转轴固定，所述定子套设于所述转子外周并与所述转子之间有间隙，所述定子固定于所述壳体内壁，所述定子与所述转子之间磁力方向相反。

其中，所述飞轮的轴心位置设有一穿孔，所述转轴包括固定轴及套设于所述固定轴外的两个套筒，所述固定轴穿过所述穿孔，两个所述套筒分别设于所述飞轮的两侧并覆盖所述穿孔的两端，两个所述套筒均与所述飞轮固定连接，所述固定轴与所述壳体固定，通过所述套筒带动所述飞轮相对所述固定轴及所述壳体转动。

其中，两个所述套筒之间间隔，两个所述套筒与所述穿孔的孔壁形成一收容腔，所述收容腔内收容有所述机械轴承及偏摆件。

其中，所述偏摆件包括收容筒及收容于所述收容筒内的关节轴承，所述机械轴承包括内环及相对所述内环转动的外环，所述内环与所述收容筒的外壁固定；所述关节轴承包括外圈及相对所述外圈滚动的内圈，所述固定轴穿过所述内圈并与所述内圈固定，所述外圈固定于所述收容筒的内壁；所述飞轮相对其转动平面摆动带动所述偏摆件的外圈相对所述内圈进行偏摆。

其中，所述飞轮与所述转轴一体成型，所述机械轴承为两个，两个所述机械轴承分别位于所述飞轮两侧。

其中，所述永磁轴承磁悬浮飞轮系统还包括两个偏摆块，两个所述偏摆块套于所述转轴上，并分别位于所述飞轮的两侧，两个所述偏摆块均与所述壳体的内壁接触；所述机械轴承设于所述转轴与所述偏摆块之间，所述机械轴承的外圈与所述偏摆块固定，所述机械轴承的外圈与所述转轴固定；所述飞轮相对其转动平面进行偏摆，通过所述机械轴承带动所述偏摆件相对所述壳体进行偏摆。

其中，所述偏摆块背离所述飞轮的一侧包括一第一圆弧面，所述壳体内壁朝向所述飞轮的一侧设有与所述第一圆弧面相对应的第二圆弧面，所述第一圆弧面与所述第二圆弧面相接触；所述飞轮偏摆带动所述偏摆块的第一圆弧面相对所述第二圆弧面摆动。

其中，所述第一圆弧面与所述第二圆弧面共圆心，且所述第一圆弧面与所述第二圆弧面的圆心与所述飞轮的中心重合。

其中，所述定子包括多个大小相同的第一永磁环，多个所述第一永磁环同轴设置并沿轴向堆叠；所述转子包括多个大小相同的第二永磁环，多个所述第二永磁环同轴设置并沿轴向堆叠；多个所述第一永磁环与多个所述第二永磁环一一对应，且每个所述第一永磁环的厚度与同其对应的第二永磁环的厚度相同，每个所述第一永磁环与对应的第二永磁环之间磁力相斥。