[發明專利]主動磁懸浮軸承支承的超穩超靜單軸轉臺

有效

• 申請號: 202011532869.2
• 申請日: 2020-12-23
• 公開（公告）號: CN112727921B
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發明（設計）人: 王坤;鐘清;鄭世強;周銀鋒;劉剛
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: F16C32/04
• 分類號: F16C32/04;H02K7/09
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 冀學軍

1.一種主動磁懸浮軸承支承的超穩超靜單軸轉臺，其特征在于：轉臺包括有A徑軸向磁軸承一體定子組件(6)、B徑軸向磁軸承一體定子組件(7)、C徑軸向磁軸承一體定子組件(8)、D徑軸向磁軸承一體定子組件(9)、徑軸向磁軸承一體轉子組件(2)、圓盤體(3)、底座(4)和單軸轉臺驅動機構(5)；圓盤體(3)與沿圓盤體(3)圓周分布設置的多個徑軸向磁軸承一體轉子組件(2)構成了磁懸浮轉動平臺(1)；

徑軸向磁軸承一體轉子組件(2)由轉子支架(2A)、轉子疊層(2B)、轉子上壓板(2C)和轉子下壓板(2D )構成；

轉子支架(2A)的一側設有BA支臂(2A1)與BB支臂(2A2)，BA支臂(2A1)與BB支臂(2A2)之間是BA凹槽(2A3)；轉子支架(2A)的另一側設有BC支臂(2A4)與BD支臂(2A5)，BC支臂(2A4)與BD支臂(2A5)之間是BB凹槽(2A6)；所述BA凹槽(2A3)用于放置圓盤體(3)的外緣面(3B)，且通過螺釘將BA支臂(2A1)與BB支臂(2A2)固定在圓盤體(3)上；所述BB凹槽(2A6)用于放置轉子疊層(2B)；所述BC支臂(2A4)上用螺釘固定有轉子上壓板(2C)；所述BD支臂(2A5)上用螺釘固定有轉子下壓板(2D)；

沿圓盤體(3)圓周分布有多個徑軸向磁軸承一體轉子組件(2)；

圓盤體(3)為平整圓環盤結構，圓盤體(3)的中心設有中心通孔(3A)，所述中心通孔(3A)用于單軸轉臺驅動機構(5)的第五轉軸(5A)的一端穿過；圓盤體(3)的邊緣為外緣面(3B)，在外緣面(3B)上安裝有多個圓周分布的徑軸向磁軸承一體轉子組件(2)；

圓盤體(3)與沿圓盤體(3)圓周分布有多個徑軸向磁軸承一體轉子組件(2)構成磁懸浮轉動平臺(1)；磁懸浮轉動平臺(1)經轉臺驅動電機組件(5)驅動實現轉動；

底座(4)的中心設有DA通孔(4A)，DA通孔(4A)處的上方設有DA凸臺(4B)，DA通孔(4A)處的下方設有DB凸臺(4E)，DA通孔(4A)內設有DC凸臺(4F)；底座(4)的上方設有沉頭腔(4C)和外凸臺(4D)，所述外凸臺(4D)上均勻分布安裝有四個磁懸浮軸承定子組件，即A徑軸向磁軸承一體定子組件(6)、B徑軸向磁軸承一體定子組件(7)、C徑軸向磁軸承一體定子組件(8)、D徑軸向磁軸承一體定子組件(9)；在安裝有磁懸浮軸承定子組件處的底座(4)的外緣面(4H)上設有盲孔，即：

A徑軸向磁軸承一體定子組件(6)處的底座(4)的外緣面(4H)上設有DA盲孔；DA盲孔用于安裝第一驅動機構(10)的第一轉軸(10A)的一端；

B徑軸向磁軸承一體定子組件(7)處的底座(4)的外緣面(4H)上設有DB盲孔(4G2)；DB盲孔(4G2)用于安裝第三驅動機構(12)的第三轉軸(12A)的一端；

C徑軸向磁軸承一體定子組件(8)處的底座(4)的外緣面(4H)上設有DC盲孔(4G3)；DC盲孔(4G3)用于安裝第二驅動機構(11)的第二轉軸(11A)的一端；

D徑軸向磁軸承一體定子組件(9)處的底座(4)的外緣面(4H)上設有DD盲孔；DD盲孔用于安裝第四驅動機構(13)的第四轉軸(13A)的一端；

底座(4)設置在圓盤體(3)的下方；

單軸轉臺驅動機構(5)包括有轉軸(5A)、電機定子(5B)、EA線圈(5C)、轉子擋環(5E)、護套(5F)和永磁體(5G)；

轉軸(5A)上設有EA軸段(5A1)、EB軸段(5A2)、EC軸段(5A3)、軸肩(5A4)；EA軸段(5A1)與EB軸段(5A2)之間是軸肩(5A4)；

EA軸段(5A1)用于穿過圓盤體(3)的中心通孔(3A)，且與圓盤體(3)固定安裝；

EB軸段(5A2)上用于放置EA線圈(5C)的上端；

EC軸段(5A3)上套接有永磁體(5G)，永磁體(5G)的外部套接有護套(5F)，永磁體(5G)與護套(5F)的上端頂緊在EB軸段(5A2)的下端面上，永磁體(5G)與護套(5F)的下端安裝有轉子擋環(5E)；護套(5F)的外部套接有電機定子(5B)；

電機定子(5B)的內部圓周上均勻分布有線圈骨架(5D)，相鄰線圈骨架(5D)之間是線圈溝槽(5D1)，線圈溝槽(5D1)內放置有線圈(5C)；

電機定子(5B)固定安裝在底座(4)的DA通孔(4A)中；

A徑軸向磁軸承一體定子組件(6)包括有FA軸承支架(6A)、FB軸承支架(6B)、FA徑向探頭支架(6C)、FB徑向探頭支架(6D)、A徑向磁軸承定子線圈(6E)、A徑向磁軸承定子(6F)、FA軸向磁軸承定子(6G)、FB軸向磁軸承定子(6H)、FA軸向磁軸承定子線圈(6I)、FB軸向磁軸承定子線圈(6J)、FA軸向探頭(6K)、FB軸向探頭(6L)、FC軸向探頭(6M)、FD軸向探頭(6N)、FA徑向探頭(6O)和FB徑向探頭(6P)；

FA軸承支架(6A)與FB軸承支架(6B)的結構相同；FA軸承支架(6A)上設有FA支臂(6A1)和FB支臂(6A2)；FB支臂(6A2)固定在FA徑向探頭支架(6C)的上端板面(6C1)上；FB軸承支架(6B)上設有FC支臂(6B1)和FD支臂(6B2)；FD支臂(6B2)固定在FB徑向探頭支架(6D)的下端板面上；

FA徑向探頭支架(6C)與FB徑向探頭支架(6D)的結構相同；FA徑向探頭支架(6C)的側板面(6C2)上設有FA通孔(6C4)和FA開口凹槽(6C3)；FA徑向探頭支架(6C)的上端板面(6C1)與FA軸承支架(6A)的FB支臂(6A2)固定；FA徑向探頭支架(6C)的下端板面與FB徑向探頭支架(6D)的上端板面(6D1)固定；FA通孔(6C4)用于安裝FB徑向探頭(6P)；FB徑向探頭支架(6D)的側板面(6D2)上設有FB通孔(6D4)和FB開口凹槽(6D3)；FB徑向探頭支架(6D)的下端板面與FB軸承支架(6B)的FD支臂(6B2)固定；FB通孔(6D4)用于安裝FA徑向探頭(6O)；FA開口凹槽(6C3)與FB開口凹槽(6D3)共形為一個矩形凹槽，所述矩形凹槽用于固定A徑向磁軸承定子(6F)，A徑向磁軸承定子(6F)上纏繞有A徑向磁軸承定子線圈(6E)；

FA軸向磁軸承定子(6G)與FB軸向磁軸承定子(6H)的結構相同；FA軸向磁軸承定子(6G)的左右兩端分別設有FC通孔(6G1)和FD通孔(6G2)；FA軸向磁軸承定子(6G)的一板面為平整板面；FA軸向磁軸承定子(6G)的另一板面上設有FA軸磁線圈骨架(6G3)和FA軸磁線圈凹槽(6G4)；FC通孔(6G1)用于安裝FB軸向探頭(6L)；FD通孔(6G2)用于安裝FA軸向探頭(6K)；FA軸磁線圈骨架(6G3)上纏繞有FA軸向磁軸承定子線圈(6I)，且FA軸向磁軸承定子線圈(6I)置于FA軸磁線圈凹槽(6G4)內；FB軸向磁軸承定子(6H)的左右兩端分別設有FE通孔(6H1)和FF通孔(6H2)；FB軸向磁軸承定子(6H)的一板面為平整板面；FB軸向磁軸承定子(6H)的另一板面上設有FB軸磁線圈骨架(6H3)和FB軸磁線圈凹槽(6H4)；FE通孔(6H1)用于安裝FD軸向探頭6N；FF通孔(6H2)用于安裝FC軸向探頭(6M)；FB軸磁線圈骨架(6H3)上纏繞有FB軸向磁軸承定子線圈(6J)，且FB軸向磁軸承定子線圈(6J)置于FB軸磁線圈凹槽(6H4)內；

B徑軸向磁軸承一體定子組件(7)包括有GA軸承支架(7A)、GB軸承支架(7B)、GA徑向探頭支架(7C)、GB徑向探頭支架(7D)、B徑向磁軸承定子線圈(7E)、B徑向磁軸承定子(7F)、GA軸向磁軸承定子(7G)、GB軸向磁軸承定子(7H)、GA軸向磁軸承定子線圈(7I)、GB軸向磁軸承定子線圈(7J)、GA軸向探頭(7K)、GB軸向探頭(7L)、GC軸向探頭(7M)、GD軸向探頭(7N)、GA徑向探頭(7O)和GB徑向探頭(7P)；

GA軸承支架(7A)與GB軸承支架(7B)的結構相同；GA軸承支架(7A)上設有GA支臂(7A1)和GB支臂(7A2)；GB支臂(7A2)固定在GA徑向探頭支架(7C)的上端板面(7C1)上；GB軸承支架(7B)上設有GC支臂(7B1)和GD支臂(7B2)；GD支臂(7B2)固定在GB徑向探頭支架(7D)的下端板面上；

GA徑向探頭支架(7C)與GB徑向探頭支架(7D)的結構相同；GA徑向探頭支架(7C)的側板面(7C2)上設有GA通孔(7C4)和GA開口凹槽(7C3)；GA徑向探頭支架(7C)的上端板面(7C1)與GA軸承支架(7A)的GB支臂(7A2)固定；GA徑向探頭支架(7C)的下端板面與GB徑向探頭支架(7D)的上端板面(7D1)固定；GA通孔(7C4)用于安裝GB徑向探頭(7P)；GB徑向探頭支架(7D)的側板面(7D2)上設有GB通孔(7D4)和GB開口凹槽(7D3)；GB徑向探頭支架(7D)的下端板面與GB軸承支架(7B)的GD支臂(7B2)固定；GB通孔(7D4)用于安裝GA徑向探頭(7O)；GA開口凹槽(7C3)與GB開口凹槽(7D3)共形為一個矩形凹槽，所述矩形凹槽用于固定B徑向磁軸承定子(7F)，B徑向磁軸承定子(7F)上纏繞有B徑向磁軸承定子線圈(7E)；

GA軸向磁軸承定子(7G)與GB軸向磁軸承定子(7H)的結構相同；GA軸向磁軸承定子(7G)的左右兩端分別設有GC通孔(7G1)和GD通孔(7G2)；GA軸向磁軸承定子(7G)的一板面為平整板面；GA軸向磁軸承定子(7G)的另一板面上設有GA軸磁線圈骨架(7G3)和GA軸磁線圈凹槽(7G4)；GC通孔(7G1)用于安裝GB軸向探頭(7L)；GD通孔(7G2)用于安裝GA軸向探頭(7K)；GA軸磁線圈骨架(7G3)上纏繞有GA軸向磁軸承定子線圈(7I)，且GA軸向磁軸承定子線圈(7I)置于GA軸磁線圈凹槽(7G4)內；GB軸向磁軸承定子(7H)的左右兩端分別設有GE通孔(7H1)和GF通孔(7H2)；GB軸向磁軸承定子(7H)的一板面為平整板面；GB軸向磁軸承定子(7H)的另一板面上設有GB軸磁線圈骨架(7H3)和GB軸磁線圈凹槽(7H4)；GE通孔(7H1)用于安裝GD軸向探頭(7N)；GF通孔(7H2)用于安裝GC軸向探頭(7M)；GB軸磁線圈骨架(7H3)上纏繞有GB軸向磁軸承定子線圈(7J)，且GB軸向磁軸承定子線圈(7J)置于GB軸磁線圈凹槽(7H4)內；

C徑軸向磁軸承一體定子組件(8)包括有HA軸承支架(8A)、HB軸承支架(8B)、HA徑向探頭支架(8C)、HB徑向探頭支架(8D)、C徑向磁軸承定子線圈(8E)、C徑向磁軸承定子(8F)、HA軸向磁軸承定子(8G)、HB軸向磁軸承定子(8H)、HA軸向磁軸承定子線圈(8I)、HB軸向磁軸承定子線圈(8J)、HA軸向探頭(8K)、HB軸向探頭(8L)、HC軸向探頭(8M)、HD軸向探頭(8N)、HA徑向探頭(8O)和HB徑向探頭(8P)；

HA軸承支架(8A)與HB軸承支架(8B)的結構相同；HA軸承支架(8A)上設有HA支臂(8A1)和HB支臂(8A2)；HB支臂(8A2)固定在HA徑向探頭支架(8C)的上端板面(8C1)上；HB軸承支架(8B)上設有HC支臂(8B1)和HD支臂(8B2)；HD支臂(8B2)固定在HB徑向探頭支架(8D)的下端板面上；

HA徑向探頭支架(8C)與HB徑向探頭支架(8D)的結構相同；HA徑向探頭支架(8C)的側板面(8C2)上設有HA通孔(8C4)和HA開口凹槽(8C3)；HA徑向探頭支架(8C)的上端板面(8C1)與HA軸承支架(8A)的HB支臂(8A2) 固定；HA徑向探頭支架8C的下端板面與HB徑向探頭支架8D的上端板面8D1固定；HA通孔(8C4)用于安裝HB徑向探頭(8P)；HB徑向探頭支架(8D)的側板面(8D2)上設有HB通孔(8D4)和HB開口凹槽(8D3)；HB徑向探頭支架(8D)的下端板面與HB軸承支架(8B)的HD支臂(8B2)固定；HB通孔(8D4)用于安裝HA徑向探頭(8O)；HA開口凹槽(8C3)與HB開口凹槽(8D3)共形為一個矩形凹槽，所述矩形凹槽用于固定C徑向磁軸承定子(8F)，C徑向磁軸承定子(8F)上纏繞有C徑向磁軸承定子線圈(8E)；

HA軸向磁軸承定子(8G)與HB軸向磁軸承定子(8H)的結構相同；HA軸向磁軸承定子(8G)的左右兩端分別設有HC通孔(8G1)和HD通孔(8G2)；HA軸向磁軸承定子(8G)的一板面為平整板面；HA軸向磁軸承定子(8G)的另一板面上設有HA軸磁線圈骨架(8G3)和HA軸磁線圈凹槽(8G4)；HC通孔(8G1)用于安裝HB軸向探頭(8L)；HD通孔(8G2)用于安裝HA軸向探頭(8K)；HA軸磁線圈骨架(8G3)上纏繞有HA軸向磁軸承定子線圈(8I)，且HA軸向磁軸承定子線圈(8I)置于HA軸磁線圈凹槽(8G4)內；HB軸向磁軸承定子(8H)的左右兩端分別設有HE通孔(8H1)和HF通孔(8H2)；HB軸向磁軸承定子(8H)的一板面為平整板面；HB軸向磁軸承定子(8H)的另一板面上設有HB軸磁線圈骨架(8H3)和HB軸磁線圈凹槽(8H4)；HE通孔(8H1)用于安裝HD軸向探頭(8N)；HF通孔(8H2)用于安裝HC軸向探頭(8M)；HB軸磁線圈骨架(8H3)上纏繞有HB軸向磁軸承定子線圈(8J)，且HB軸向磁軸承定子線圈(8J)置于HB軸磁線圈凹槽(8H4)內；

D徑軸向磁軸承一體定子組件(9)包括有IA軸承支架(9A)、IB軸承支架(9B)、IA徑向探頭支架(9C)、IB徑向探頭支架(9D)、D徑向磁軸承定子線圈(9E)、D徑向磁軸承定子(9F)、IA軸向磁軸承定子(9G)、IB軸向磁軸承定子(9H)、IA軸向磁軸承定子線圈(9I)、IB軸向磁軸承定子線圈(9J)、IA軸向探頭(9K)、IB軸向探頭(9L)、IC軸向探頭(9M)、ID軸向探頭(9N)、IA徑向探頭(9O)和IB徑向探頭(9P)；

IA軸承支架(9A)與IB軸承支架(9B)的結構相同；IA軸承支架(9A)上設有IA支臂(9A1)和IB支臂(9A2)；IB支臂(9A2)固定在IA徑向探頭支架(9C)的上端板面(9C1)上；IB軸承支架(9B)上設有IC支臂(9B1)和ID支臂(9B2)；ID支臂(9B2)固定在IB徑向探頭支架(9D)的下端板面上；

IA徑向探頭支架(9C)與IB徑向探頭支架(9D)的結構相同；IA徑向探頭支架(9C)的側板面(9C2)上設有IA通孔(9C4)和IA開口凹槽(9C3)；IA徑向探頭支架(9C)的上端板面(9C1)與IA軸承支架(9A)的IB支臂(9A2)固定；IA徑向探頭支架(9C)的下端板面與IB徑向探頭支架(9D)的上端板面(9D1)固定；IA通孔(9C4)用于安裝IB徑向探頭(9P)；IB徑向探頭支架(9D)的側板面(9D2)上設有IB通孔(9D4)和IB開口凹槽(9D3)；IB徑向探頭支架(9D)的下端板面與IB軸承支架(9B)的ID支臂(9B2)固定；IB通孔(9D4)用于安裝IA徑向探頭(9O)；IA開口凹槽(9C3)與IB開口凹槽(9D3)共形為一個矩形凹槽，所述矩形凹槽用于固定D徑向磁軸承定子(9F)，D徑向磁軸承定子(9F)上纏繞有D徑向磁軸承定子線圈(9E)；

IA軸向磁軸承定子(9G)與IB軸向磁軸承定子(9H)的結構相同；IA軸向磁軸承定子(9G)的左右兩端分別設有IC通孔(9G1)和ID通孔(9G2)；IA軸向磁軸承定子(9G)的一板面為平整板面；IA軸向磁軸承定子(9G)的另一板面上設有IA軸磁線圈骨架(9G3)和IA軸磁線圈凹槽(9G4)；IC通孔(9G1)用于安裝IB軸向探頭(9L)；ID通孔(9G2)用于安裝IA軸向探頭(9K)；IA軸磁線圈骨架(9G3)上纏繞有IA軸向磁軸承定子線圈(9I)，且IA軸向磁軸承定子線圈(9I)置于IA軸磁線圈凹槽(9G4)內；IB軸向磁軸承定子(9H)的左右兩端分別設有IE通孔(9H1)和IF通孔(9H2)；IB軸向磁軸承定子(9H)的一板面為平整板面；IB軸向磁軸承定子(9H)的另一板面上設有IB軸磁線圈骨架(9H3)和IB軸磁線圈凹槽(9H4)；IE通孔(9H1)用于安裝ID軸向探頭(9N)；IF通孔(9H2)用于安裝IC軸向探頭(9M)；IB軸磁線圈骨架(9H3)上纏繞有IB軸向磁軸承定子線圈(9J)，且IB軸向磁軸承定子線圈(9J)置于IB軸磁線圈凹槽(9H4)內。