[實用新型]一種雙永磁體內轉子永磁偏置球面徑向磁軸承

有效

• 申請號: 201420684065.8
• 申請日: 2014-11-15
• 公開（公告）號: CN204267528U
• 公開（公告）日: 2015-04-15
• 發明（設計）人: 劉強;任元;王衛杰;蔡遠文;樊亞洪;繆存孝;葉郭波;邵瓊玲
• 申請（專利權）人: 北京石油化工學院;中國人民解放軍裝備學院
• 主分類號: F16C32/04
• 分類號: F16C32/04
• 代理公司: 北京凱特來知識產權代理有限公司 11260
• 代理人: 鄭立明;趙鎮勇

技術領域

本實用新型涉及一種非接觸磁懸浮軸承，尤其涉及一種雙永磁體內轉子永磁偏置球面徑向磁軸承。

背景技術

純電磁磁軸承利用偏置電流提供偏置磁場，線圈繞組電流較大，導致磁軸承功耗大。永磁偏置混合磁軸承利用永磁體產生的永磁磁場提供偏置磁場，替代純電磁磁軸承中偏置電流產生的偏置磁場，可大大減小磁軸承控制電流，降低功率放大器功耗，縮小磁軸承體積，提高軸承承載力。所以永磁偏置磁軸承在磁懸浮鼓風機、磁懸浮油氣儲運壓縮機、磁懸浮電機、磁懸浮儲能飛輪、磁懸浮動量輪、磁懸浮控制力矩陀螺等高速運動場合得到廣泛應用。

磁懸浮飛輪消除了機械軸承的摩擦磨損，無需潤滑，具有高力矩精度、微振動和主動振動抑制的功能等優點，是高精度對地觀測衛星的理想慣性執行機構。磁懸浮飛輪在轉速方面的優勢，使其既能工作在反作用狀態用于反作用飛輪，又能工作在偏置狀態用于偏置動量輪，進一步提高轉速還可用于姿控儲能兩用飛輪。上述三大類磁懸浮飛輪輸出力矩精度高，但力矩較小，不能滿足衛星姿態機動的需求，不適合用于敏捷機動衛星平臺的慣性執行機構。磁懸浮萬向動量輪通過控制飛輪轉子赤道內徑向兩自由度扭動磁軸承偏轉力矩，改變飛輪轉子旋轉軸方向，能夠瞬間輸出瞬間大陀螺力矩，從而實現衛星姿態的敏捷機動。陀螺力矩精度和剩磁矩是空間用磁懸浮萬向飛輪的重要指標。提高陀螺力矩精度，可實現敏捷機動衛星在實現大角度機動的同時，提高衛星對地觀測的分辨率。對于低軌衛星，地磁產生的磁場會與整星剩磁矩相互作用產生干擾力矩，影響姿態控制力矩精度。此外，磁懸浮萬向動量輪自身剩磁矩可能會對星上磁強計的測量精度產生影響。因此，敏捷機動衛星在設計過程中，對磁懸浮萬向動量輪的力矩精度和剩磁矩大小有嚴格要求。

經分析表明，提高磁懸浮萬向動量輪輸出的陀螺力矩精度的前提是，飛輪轉子平動運動時，其平動電磁力不會影響徑向偏轉力矩，要求三個平動方向的電磁力與徑向兩個方向的偏轉電磁力矩完全解耦。

現有技術中，專利ZL200510011271.8所述的內轉子永磁偏置徑向磁軸承，利用放置于兩導磁環間的永磁體產生偏置磁場，替代純電磁磁軸承偏置電流產生的偏置磁場，降低了系統功耗，減小了磁軸承體積和重量。但其使用了一個永磁體圓環，為非對稱永磁體結構，會產生較大的剩磁矩；專利ZL201010256248.6所述的雙永磁體內轉子永磁偏置徑向磁軸承，在磁軸承定子和轉子對稱放置一永磁體，為對稱永磁體結構，大大減小徑向磁軸承產生的剩磁矩。

上述現有技術至少存在以下缺點：

專利ZL200510011271.8和專利ZL201010256248.6所述外轉子徑向磁軸承磁極面為圓柱面，轉子所受電磁吸力始終垂直磁極表面。當飛輪轉子慣性軸與磁軸承定子幾何軸發生偏轉時，磁軸承8個磁極面內的電磁吸力不相等，且都不指向飛輪轉子質心，從而會對飛輪轉子產生徑向扭動干擾力矩，降低磁懸浮萬向動量輪微框架效應時產生的陀螺力矩精度。

實用新型內容

本實用新型的目的是提供一種精度高的雙永磁體內轉子永磁偏置球面徑向磁軸承。

本實用新型的目的是通過以下技術方案實現的：