制，提高了徑向磁軸承的控制性能和控制精度。
[0033]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點在于:
[0034]本發(fā)明由于采用了球面磁極，與現(xiàn)有柱面磁極的磁軸承相比，避免了徑向平動控制對扭動控制的干擾，提高了磁懸浮飛輪控制精度和輸出力矩精度，與永磁偏置球面磁軸承相比，斷電狀態(tài)下，磁軸承內(nèi)沒有磁場，定轉(zhuǎn)子間無吸力，非常有利于磁軸承裝配。此外，磁軸承徑向四個通道間的磁路完全解耦，具有很好的控制性能和控制精度。
[0035]具體實施例:
[0036]如圖1、2所示，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:左V形球面定子鐵心1A、右V形球面定子鐵心1B、前V形球面定子鐵心1C、后V形球面定子鐵心1D、激磁線圈2、上壓環(huán)3A、下壓環(huán)3B、上定子鎖母4A、下定子鎖母4B和定子套筒5 ;轉(zhuǎn)子系統(tǒng)主要包括:球面轉(zhuǎn)子疊片6、轉(zhuǎn)子套筒7和轉(zhuǎn)子鎖母8。左V形球面定子鐵心IA組成兩個磁極，右V形球面定子鐵心IB組成兩個磁極，前V形球面定子鐵心IC組成兩個磁極，后V形球面定子鐵心ID組成兩個磁極，左V形球面定子鐵心1A、右V形球面定子鐵心1B、前V形球面定子鐵心IC和后V形球面定子鐵心ID組成磁軸承左右前后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2，左V形球面定子鐵心1A、右V形球面定子鐵心1B、前V形球面定子鐵心1C、后V形球面定子鐵心1D、上壓環(huán)3A、下壓環(huán)3B、上定子鎖母4A和下定子鎖母4B均位于定子套筒5徑向外側(cè)，左V形球面定子鐵心IA位于定子套筒5左端徑向外側(cè)，右V形球面定子鐵心IB位于定子套筒5右端徑向外側(cè)，前V形球面定子鐵心IC位于定子套筒5前端徑向外側(cè)，后V形球面定子鐵心位于定子套筒5后端徑向外側(cè)，上壓環(huán)3A和下壓環(huán)3B分別位于左V形球面定子鐵心1A、右V形球面定子鐵心1B、前V形球面定子鐵心IC和后V形球面定子鐵心ID的上端和下端，并通過上壓環(huán)3A的環(huán)形槽和下壓環(huán)3B的環(huán)形槽限制左V形球面定子鐵心1A、右V形球面定子鐵心1B、前V形球面定子鐵心IC和后V形球面定子鐵心ID徑向平動，上定子鎖母4A位于上壓環(huán)3A上端和定子套筒5徑向外側(cè)，下定子鎖母4B位于下壓環(huán)3B下端和定子套筒5徑向外側(cè)，上定子鎖母4A和下定子鎖母4B通過與定子套筒5的螺紋配合將左V形球面定子鐵心1A、右V形球面定子鐵心1B、前V形球面定子鐵心1C、后V形球面定子鐵心1D、上壓環(huán)3A和下壓環(huán)3B固定安裝在定子套筒5上，球面轉(zhuǎn)子疊片6位于轉(zhuǎn)子套筒7徑向內(nèi)側(cè)，并通過轉(zhuǎn)子鎖母8固定安裝在轉(zhuǎn)子套筒7上，球面轉(zhuǎn)子疊片6內(nèi)球面與左V形球面定子鐵心IA外球面、右V形球面定子鐵心IB外球面、前V形球面定子鐵心IC外球面和后V形球面定子鐵心ID外球面留有一定的間隙，形成空氣氣隙9。
[0037]圖3a為本發(fā)明中定子系統(tǒng)的剖視圖，圖3b為本發(fā)明中定子系統(tǒng)的三維結(jié)構(gòu)示意圖，左V形球面定子鐵心1A、右V形球面定子鐵心1B、前V形球面定子鐵心IC和后V形球面定子鐵心ID分別位于左端徑向外側(cè)、右端徑向外側(cè)、前端徑向外側(cè)和后端徑向外側(cè)，上壓環(huán)3A和下壓環(huán)3B分別位于左V形球面定子鐵心1A、右V形球面定子鐵心1B、前V形球面定子鐵心IC和后V形球面定子鐵心ID的上端和下端，并通過上壓環(huán)3A的環(huán)形槽和下壓環(huán)3B的環(huán)形槽限制左V形球面定子鐵心1A、右V形球面定子鐵心1B、前V形球面定子鐵心IC和后V形球面定子鐵心ID徑向平動，上定子鎖母4A位于上壓環(huán)3A上端和定子套筒5徑向外側(cè)，下定子鎖母4B位于下壓環(huán)3B下端和定子套筒5徑向外側(cè)，上定子鎖母4A和下定子鎖母4B通過與定子套筒5的螺紋配合將左V形球面定子鐵心1A、右V形球面定子鐵心1B、前V形球面定子鐵心1C、后V形球面定子鐵心1D、上壓環(huán)3A和下壓環(huán)3B固定安裝在定子套筒5上。
[0038]圖4為本發(fā)明中轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的剖視圖，球面轉(zhuǎn)子疊片6為1J22導(dǎo)磁疊片材料，疊片厚度為0.1mm，其疊片方向為橫向，疊片間涂一層厚度為I μ m環(huán)氧樹脂，并通過轉(zhuǎn)子鎖母8固定安裝在轉(zhuǎn)子套筒7內(nèi)，待真空條件下烘干后加工。
[0039]圖5a為本發(fā)明中左V形球面定子鐵心1A、右V形球面定子鐵心1B、前V形球面定子鐵心IC和后V形球面定子鐵心ID的剖視圖，圖5b為本發(fā)明中左V形球面定子鐵心1A、右V形球面定子鐵心1B、前V形球面定子鐵心IC和后V形球面定子鐵心ID的三維結(jié)構(gòu)示意圖，其材料為1J22導(dǎo)磁塊材材料，且其球面半徑相等，球心完全重合，每個球面磁極采用極靴結(jié)構(gòu)，用于減小高轉(zhuǎn)速下的渦流損耗和等效阻力矩。
[0040]圖6a為本發(fā)明中球面轉(zhuǎn)子疊片6的剖視圖，圖6b為本發(fā)明中球面轉(zhuǎn)子疊片6的三維結(jié)構(gòu)示意圖，其材料為1J22導(dǎo)磁疊片材料，厚度為0.1_，其疊片方向為橫向，飛輪轉(zhuǎn)子處于平衡位置時，球面轉(zhuǎn)子疊片6的球心與左V形球面定子鐵心1A、右V形球面定子鐵心1B、前V形球面定子鐵心IC和后V形球面定子鐵心ID的球心重合。
[0041]圖7a為本發(fā)明中定子套筒5的剖視圖，圖7b為本發(fā)明中定子套筒5的三維結(jié)構(gòu)示意圖，其材料為無磁3J40合金，外圓柱面上的四個均勻分布的梯形臺階用于限制左V形球面定子鐵心1A、右V形球面定子鐵心1B、前V形球面定子鐵心IC和后V形球面定子鐵心ID圓周安裝位置，確保左V形球面定子鐵心1A、右V形球面定子鐵心1B、前V形球面定子鐵心IC和后V形球面定子鐵心ID沿圓周均勾固定安裝。
[0042]本發(fā)明說明書中未作詳細描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。
[0043]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實施方式】，但本發(fā)明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)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項】
1.一種外轉(zhuǎn)子徑向球面純電磁磁軸承，包括定子系統(tǒng)和轉(zhuǎn)子系統(tǒng)，其特征在于: 所述定子系統(tǒng)主要包括:左V形球面定子鐵心(IA)、右V形球面定子鐵心(IB)、前V形球面定子鐵心(IC)、后V形球面定子鐵心(ID)、激磁線圈(2)、上壓環(huán)(3A)、下壓環(huán)(3B)、上定子鎖母(4A)、下定子鎖母(4B)和定子套筒(5); 所述轉(zhuǎn)子系統(tǒng)主要包括:球面轉(zhuǎn)子疊片￠)、轉(zhuǎn)子套筒(7)和轉(zhuǎn)子鎖母(8); 所述左V形球面定子鐵心(IA)組成兩個磁極，右V形球面定子鐵心(IB)組成兩個磁極，前V形球面定子鐵心(IC)組成兩個磁極，后V形球面定子鐵心(ID)組成兩個磁極，共組成磁軸承左右前后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⑵； 所述左V形球面定子鐵心(IA)、右V形球面定子鐵心(IB)、前V形球面定子鐵心(1C)、后V形球面定子鐵心(ID)、上壓環(huán)(3Α)、下壓環(huán)(3Β)、上定子鎖母(4Α)和下定子鎖母(4Β)均位于定子套筒(5)徑向外側(cè)，左V形球面定子鐵心(IA)位于定子套筒(5)左端徑向外側(cè)，右V形球面定子鐵心(IB)位于定子套筒(5)右端徑向外側(cè)，前V形球面定子鐵心(IC)位于定子套筒(5)前端徑向外側(cè)，后V形球面定子鐵心位于定子套筒(5)后端徑向外側(cè)，上壓環(huán)(3Α)和下壓環(huán)(3Β)分別位于左V形球面定子鐵心(IA)、右V形球面定子鐵心(IB)、前V形球面定子鐵心(IC)和后V形球面定子鐵心(ID)的上端和下端，并通過上壓環(huán)(3Α)的環(huán)形槽和下壓環(huán)(3Β)的環(huán)形槽限制左V形球面定子鐵心(IA)、右V形球面定子鐵心(IB)、前V形球面定子鐵心(IC)和后V形球面定子鐵心(ID)徑向平動，上定子鎖母(4Α)位于上壓環(huán)(3Α)上端和定子套筒(5)徑向外側(cè)，下定子鎖母(4Β)位于下壓環(huán)(3Β)下端和定子套筒(5)徑向外側(cè)，上定子鎖母(4Α)和下定子鎖母(4Β)通過與定子套筒(5)的螺紋配合將左V形球面定子鐵心(IA)、右V形球面定子鐵心(IB)、前V形球面定子鐵心(IC)、后V形球面定子鐵心(ID)、上壓環(huán)(3Α)和下壓環(huán)(3Β)固定安裝在定子套筒(5)上，球面轉(zhuǎn)子疊片(6)位于轉(zhuǎn)子套筒(7)徑向內(nèi)側(cè)，并通過轉(zhuǎn)子鎖母(8)固定安裝在轉(zhuǎn)子套筒(7)上，球面轉(zhuǎn)子疊片(6)內(nèi)球面與左V形球面定子鐵心(IA)外球面、右V形球面定子鐵心(IB)外球面、前V形球面定子鐵心(IC)外球面和后V形球面定子鐵心(ID)外球面留有間隙，形成空氣氣隙(9)0
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外轉(zhuǎn)子徑向球面純電磁磁軸承，其特征在于: 所述的左V形球面定子鐵心(IA)、右V形球面定子鐵心(IB)、前V形球面定子鐵心(IC)和后V形球面定子鐵心(ID)均為1J22導(dǎo)磁塊材材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的外轉(zhuǎn)子徑向球面純電磁磁軸承，其特征在于: 所述的左V形球面定子鐵心(IA)、右V形球面定子鐵心(IB)、前V形球面定子鐵心(IC)和后V形球面定子鐵心(ID)球面磁極的外球面半徑相等，且球心完全重合。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的外轉(zhuǎn)子徑向球面純電磁磁軸承，其特征在于: 所述的左V形球面定子鐵心(IA)、右V形球面定子鐵心(IB)、前V形球面定子鐵心(IC)和后V形球面定子鐵心(ID)球面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。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的外轉(zhuǎn)子徑向球面純電磁磁軸承，其特征在于: 所述的球面轉(zhuǎn)子疊片(6)為1J22導(dǎo)磁疊片材料，疊片厚度為0.1mm，其疊片方向為橫向。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的外轉(zhuǎn)子徑向球面純電磁磁軸承，其特征在于: 所述的左V形球面定子鐵心(IA)、右V形球面定子鐵心(IB)、前V形球面定子鐵心(IC)和后V形球面定子鐵心(ID)球面磁極的外球面半徑小于球面轉(zhuǎn)子疊片(6)內(nèi)球面在徑向截面內(nèi)的最小半徑。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種外轉(zhuǎn)子徑向球面純電磁磁軸承，包括定子系統(tǒng)和轉(zhuǎn)子系統(tǒng)兩部分；定子系統(tǒng)包括左V形球面定子鐵心、右V形球面定子鐵心、前V形球面定子鐵心、后V形球面定子鐵心、激磁線圈、上壓環(huán)、下壓環(huán)、上定子鎖母、下定子鎖母和定子套筒；轉(zhuǎn)子系統(tǒng)包括：球面轉(zhuǎn)子疊片、轉(zhuǎn)子套筒和轉(zhuǎn)子鎖母；左V形球面定子鐵心、右V形球面定子鐵心、前V形球面定子鐵心、后V形球面定子鐵心共組成磁軸承左右前后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。便于裝配、無扭轉(zhuǎn)負力矩、徑向四通道完全解耦，具有很好的控制性能和控制精度。
【IPC分類】F16C32-04
【公開號】CN104728262
【申請?zhí)枴緾N201510029480
【發(fā)明人】劉強, 武登云, 王偉, 趙航, 繆存孝, 姬保平, 樊亞洪, 張立元, 葉郭波
【申請人】北京石油化工學(xué)院
【公開日】2015年6月24日
【申請日】2015年1月21日