面轉(zhuǎn)子鐵心的球心。當陀螺轉(zhuǎn)子質(zhì)心與球面轉(zhuǎn)子鐵心的球心完全重合時，8個磁極面出的電磁吸力對陀螺轉(zhuǎn)子質(zhì)心產(chǎn)生的力矩為0，不會驅(qū)使陀螺旋轉(zhuǎn)軸發(fā)生偏轉(zhuǎn)，即徑向平動控制不會影響徑向扭動控制，避免了徑向平動對徑向扭動的干擾，消除了徑向磁軸承引起的陀螺漂移。
[0024]本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點在于:
[0025]本實用新型在現(xiàn)有外轉(zhuǎn)子徑向磁軸承的基礎(chǔ)上，將現(xiàn)有磁軸承磁極面換成球面，使磁軸承轉(zhuǎn)子在各磁極處所受的電磁力始終經(jīng)過球面轉(zhuǎn)子鐵心的球心，克服了因各磁極處電磁力不相等時，而產(chǎn)生的徑向扭動干擾力矩，消除了徑向磁軸承引起的陀螺漂移，提高了磁懸浮陀螺儀的指向精度。
[0026]具體實施例:
[0027]如圖1、2所示，一種兩自由度外轉(zhuǎn)子永磁偏置球形徑向磁軸承，主要由定子系統(tǒng)和轉(zhuǎn)子系統(tǒng)兩部分組成，定子系統(tǒng)主要包括:上球面定子鐵心1、下球面定子鐵心2、激磁線圈3、隔磁環(huán)4、上導磁環(huán)5、下導磁環(huán)6、永磁體7、定子套筒8和定子鎖環(huán)9 ;轉(zhuǎn)子系統(tǒng)主要包括:球面轉(zhuǎn)子鐵心10、轉(zhuǎn)子套筒11和轉(zhuǎn)子鎖環(huán)12 ;上球面定子鐵心I組成4個磁極，下球面定子鐵心2組成4個磁極，上球面定子鐵心I和下球面定子鐵心2組成磁軸承上下兩端8個磁極，分別組成X、Y軸正負方向的磁極，每個定子磁極繞制有激磁線圈3，隔磁環(huán)4位于上球面定子鐵心I和下球面定子鐵心2之間，上導磁環(huán)5位于上球面定子鐵心I徑向內(nèi)側(cè)，下導磁環(huán)6位于下球面定子鐵心2徑向內(nèi)側(cè)，永磁體7位于上導磁環(huán)5和下導磁環(huán)6之間，上導磁環(huán)5、下導磁環(huán)6和永磁體7位于定子套筒8徑向外側(cè)，并通過定子鎖環(huán)9固定安裝在定子套筒8上，球面轉(zhuǎn)子鐵心10位于轉(zhuǎn)子套筒11徑向內(nèi)側(cè)，并通過轉(zhuǎn)子鎖環(huán)12固定安裝在轉(zhuǎn)子套筒11上，球面轉(zhuǎn)子鐵心10內(nèi)球面與上球面定子鐵心I外球面和下球面定子鐵心2外球面留有一定的間隙，形成空氣氣隙13。
[0028]圖3a為本實用新型中上球面定子鐵心I和下球面定子鐵心2剖視圖，圖3b為本實用新型中上球面定子鐵心I和下球面定子鐵心2三維結(jié)構(gòu)示意圖，其材料為導磁性能良好的薄鋼片如電工硅鋼片1J22、1J50、1J79、1J85、電工純鐵等磁性材料沖壓疊制而成，四個磁極面在同一球面上，每個磁極均采用極靴形式以減小高轉(zhuǎn)速下的渦流損耗和等效阻力矩。
[0029]圖4a為本實用新型中球面轉(zhuǎn)子鐵心10剖視圖，圖4b為本實用新型中球面轉(zhuǎn)子鐵心10三維結(jié)構(gòu)示意圖，其材料為導磁性能良好的薄鋼片如電工硅鋼片1J22、1J50、1J79、1J85、電工純鐵等磁性材料沖壓疊制而成，陀螺轉(zhuǎn)子處于平衡位置時，球面轉(zhuǎn)子鐵心10的內(nèi)球面球心與上球面定子鐵心I外球面的球心和下球面定子鐵心2的外球面的球心重合。
[0030]上述實用新型方案所用的隔磁環(huán)4的材料為導熱性能良好的硬鋁2A12、超硬鋁7A09等無磁合金。上導磁環(huán)5和下導磁環(huán)6均為導磁性能良好的1J85導磁材料。永磁體7的材料為磁性能良好的衫鈷合金或釹鐵硼合金，永磁體7為軸向圓環(huán)，沿軸向充磁。激磁線圈3用導電良好的銅線繞制后浸漆烘干而成。定子套筒8和轉(zhuǎn)子套筒11材料均為導熱性能力良好的ICrlSN1Ti弱磁不銹鋼。定子鎖環(huán)9和轉(zhuǎn)子鎖環(huán)12材料均為導熱性能良好的硬鋁2A12、超硬鋁7A09等無磁合金。
[0031]以上所述，僅為本實用新型較佳的【具體實施方式】，但本實用新型的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實用新型披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。因此，本實用新型的保護范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護范圍為準。
【主權(quán)項】
1.一種兩自由度外轉(zhuǎn)子永磁偏置球形徑向磁軸承，包括定子系統(tǒng)和轉(zhuǎn)子系統(tǒng)兩部分，其特征在于: 所述定子系統(tǒng)主要包括:上球面定子鐵心(I)、下球面定子鐵心(2)、激磁線圈(3)、隔磁環(huán)(4)、上導磁環(huán)(5)、下導磁環(huán)￠)、永磁體(7)、定子套筒(8)和定子鎖環(huán)(9); 所述轉(zhuǎn)子系統(tǒng)主要包括:球面轉(zhuǎn)子鐵心(10)、轉(zhuǎn)子套筒(11)和轉(zhuǎn)子鎖環(huán)(12); 所述上球面定子鐵心(I)組成4個磁極，所述下球面定子鐵心(2)組成4個磁極，共組成磁軸承上下兩端8個磁極，分別組成X、Y軸正負方向的磁極，每個定子磁極繞制有所述激磁線圈(3)，所述隔磁環(huán)(4)位于所述上球面定子鐵心(I)和下球面定子鐵心(2)之間； 所述上導磁環(huán)(5)位于所述上球面定子鐵心(I)徑向內(nèi)側(cè)，所述下導磁環(huán)(6)位于所述下球面定子鐵心(2)徑向內(nèi)側(cè)，所述永磁體(7)位于所述上導磁環(huán)(5)和下導磁環(huán)(6)之間； 所述上導磁環(huán)(5)、下導磁環(huán)(6)和永磁體(7)位于所述定子套筒⑶徑向外側(cè)，并通過所述定子鎖環(huán)(9)固定安裝在所述定子套筒(8)上； 所述球面轉(zhuǎn)子鐵心(10)位于所述轉(zhuǎn)子套筒(11)徑向內(nèi)側(cè)，并通過所述轉(zhuǎn)子鎖環(huán)(12)固定安裝在所述轉(zhuǎn)子套筒(11)上； 所述球面轉(zhuǎn)子鐵心(10)內(nèi)球面與所述上球面定子鐵心(I)外球面和所述下球面定子鐵心(2)外球面留有間隙，形成空氣氣隙(13)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩自由度外轉(zhuǎn)子永磁偏置球形徑向磁軸承，其特征在于:所述的上球面定子鐵心(I)和下球面定子鐵心(2)的磁極均采用極靴結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩自由度外轉(zhuǎn)子永磁偏置球形徑向磁軸承，其特征在于:所述的上導磁環(huán)(5)和下導磁環(huán)(6)均為1J85導磁材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩自由度外轉(zhuǎn)子永磁偏置球形徑向磁軸承，其特征在于:所述的永磁體(7)為衫鈷合金或釹鐵硼合金材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩自由度外轉(zhuǎn)子永磁偏置球形徑向磁軸承，其特征在于:所述的永磁體(7)為軸向圓環(huán)，沿軸向充磁。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩自由度外轉(zhuǎn)子永磁偏置球形徑向磁軸承，其特征在于:所述的上球面定子鐵心(I)的球面半徑和下球面定子鐵心(2)的球面半徑相等，且兩者的球心完全重合。
【專利摘要】本實用新型公開了一種兩自由度外轉(zhuǎn)子永磁偏置球形徑向磁軸承，包括定子系統(tǒng)和轉(zhuǎn)子系統(tǒng)兩部分，定子系統(tǒng)主要包括：上球面定子鐵心、下球面定子鐵心、激磁線圈、隔磁環(huán)、上導磁環(huán)、下導磁環(huán)、永磁體、定子套筒和定子鎖環(huán)；轉(zhuǎn)子系統(tǒng)主要包括：球面轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子套筒和轉(zhuǎn)子鎖環(huán)；上球面定子鐵心組成4個磁極，下球面定子鐵心組成4個磁極，共組成磁軸承上下兩端8個磁極，分別組成X、Y軸正負方向的磁極，球面轉(zhuǎn)子鐵心內(nèi)球面與上球面定子鐵心外球面和下球面定子鐵心外球面留有一定的間隙，形成空氣氣隙?？勺鳛榇艖腋⊥勇輧x轉(zhuǎn)子的無接觸支承，使轉(zhuǎn)子的徑向平動與徑向扭動控制完全解耦，提高磁懸浮陀螺儀的指向精度。
【IPC分類】F16C32-04
【公開號】CN204267527
【申請?zhí)枴緾N201420683202
【發(fā)明人】劉強, 任元, 蔡遠文, 王衛(wèi)杰, 樊亞洪, 繆存孝, 葉郭波, 邵瓊玲
【申請人】北京石油化工學院, 中國人民解放軍裝備學院
【公開日】2015年4月15日
【申請日】2014年11月14日