示，一种两自由度洛伦兹力外转子球面磁轴承，主要由定子系统和转子系统两部分组成，定子系统主要包括:左线圈1A、右线圈1B、前线圈1C、后线圈1D、左隔磁凸台2A、右隔磁凸台2B、前隔磁凸台2C、后隔磁凸台2D、定子球面导磁环3、左隔磁螺钉4A、右隔磁螺钉4B、前隔磁螺钉4C、后隔磁螺钉4D、环氧树脂胶5和安装座6 ;转子系统主要包括:上球面磁钢7A、下球面磁钢7B、隔磁环8、转子导磁环9、转子锁母10和转子套筒11 ;左线圈1A、右线圈1B、前线圈1C和后线圈1D成对使用，左线圈1A和右线圈1B组成一对用于径向X向偏转控制，前线圈1C和后线圈1D组成一对用于径向Y向偏转控制，左线圈1A缠绕在左隔磁凸台2A上，右线圈1B缠绕在右隔磁凸台2B上，前线圈1C缠绕在前隔磁凸台2C上，后线圈1D缠绕在后隔磁凸台2D上，左隔磁凸台2A位于定子球面导磁环3径向左侧，并通过左隔磁螺钉4A固定在定子球面导磁环3外球面上，右隔磁凸台2B位于定子球面导磁环3径向右侧，并通过右隔磁螺钉4B固定在定子球面导磁环3外球面上，前隔磁凸台2C位于定子球面导磁环3径向前侧，并通过前隔磁螺钉4C固定在定子球面导磁环3外球面上，后隔磁凸台2D位于定子球面导磁环3径向后侧，并通过后隔磁螺钉4D固定在定子球面导磁环3外球面上，左线圈1A、右线圈1B、前线圈1C和后线圈1D通过环氧树脂胶5固化安装在定子球面导磁环3上，左线圈1A、右线圈1B、前线圈1C、后线圈1D、左隔磁凸台2A、右隔磁凸台2B、前隔磁凸台2C、后隔磁凸台2D、定子球面导磁环3、左隔磁螺钉4A、右隔磁螺钉4B、前隔磁螺钉4C、后隔磁螺钉4D和环氧树脂胶5位于安装座6的上端，并通过定子球面导磁环3与安装座6的螺纹连接固定安装在安装座6上，上球面磁钢7A和下球面磁钢7B分别位于左线圈1A、右线圈1B、前线圈1C和后线圈1D的径向外侧上方和径向外侧下方，隔磁环8位于上球面磁钢7A和下球面磁钢7B之间，转子导磁环9位于上球面磁钢7A、下球面磁钢7B和隔磁环8的径向外侧，转子锁母10位于下球面磁钢7B和转子导磁环9的下端，上球面磁钢7A、下球面磁钢7B、隔磁环8、转子导磁环9和转子锁母10位于转子套筒11的径向内侦h并通过转子锁母10与转子套筒11的螺纹连接固定安装在转子套筒11的径向内侧，上球面磁钢7A和下球面磁钢7B与定子球面导磁环3间留有一定的间隙，形成空气气隙12。
[0033]如图3a、图3b和图4所示，定子系统主要包括:左线圈1A、右线圈1B、前线圈1C、后线圈1D、左隔磁凸台2A、右隔磁凸台2B、前隔磁凸台2C、后隔磁凸台2D、定子球面导磁环
3、左隔磁螺钉4A、右隔磁螺钉4B、前隔磁螺钉4C、后隔磁螺钉4D、环氧树脂胶5和安装座6，左线圈1A、右线圈1B、前线圈1C和后线圈1D分别缠绕在左隔磁凸台2A、右隔磁凸台2B、前隔磁凸台2C和后隔磁凸台2D上，左隔磁凸台2A、右隔磁凸台2B、如隔磁凸台2C和后隔磁凸台2D分别位于定子球面导磁环3的左侧、右侧、前侧和后侧，并分别通过左隔磁螺钉4A、右隔磁螺钉4B、前隔磁螺钉4C和后隔磁螺钉4D固定在定子球面导磁环3上，左线圈1A、右线圈1B、前线圈1C和后线圈1D通过环氧树脂胶5固化安装在定子球面导磁环3上，定子球面导磁环3通过螺纹连接安装在安装座6上。环氧树脂胶5为双组份胶水，两种胶水比例为1:2，其固化环境为常温真空环境，固化时间不低于24小时。
[0034]图5为本实用新型中转子系统的剖视图，上球面磁钢7A和下球面磁钢7B分别位于隔磁环8的上端和下端，转子导磁环9位于上球面磁钢7A、下球面磁钢7B和隔磁环8的径向外侧，转子锁母10位于下球面磁钢7B和转子导磁环9的下端，上球面磁钢7A、下球面磁钢7B、隔磁环8、转子导磁环9和转子锁母10位于转子套筒11的径向内侧，并通过转子锁母10与转子套筒11的螺纹连接固定安装在转子套筒11的径向内侧，磁轴承转子系统装配时，要求上球面磁钢7A和下球面磁钢7B的内球面球心完全重合。
[0035]图6a为本实用新型中定子球面导磁环3的截面图，图6b为本实用新型中定子球面导磁环3的三维结构示意图，其材料为电工纯铁DT4C或1J50导磁块材材料，通过外球面31与左隔磁凸台2A、右隔磁凸台2B、前隔磁凸台2C和后隔磁凸台2D的内球面配合，左螺纹孔32、右螺纹孔33、前螺纹孔34和后螺纹孔35分别用于与左隔磁螺钉4A、右隔磁螺钉4B、前隔磁螺钉4C和后隔磁螺钉4D螺纹连接，安装座螺纹36用于与安装座6螺纹连接。
[0036]图7a为本实用新型中上球面磁钢7A和下球面磁钢7B的截面图，图7b为本实用新型中上球面磁钢7A和下球面磁钢7B的三维结构示意图，其材料为钕铁硼合金或衫钴合金硬磁材料，两者外形尺寸完全一致，均为径向充磁，且充磁方向相反。
[0037]本实用新型说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
[0038]以上所述，仅为本实用新型较佳的【具体实施方式】，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
【主权项】
1.一种两自由度洛伦兹力外转子球面磁轴承，主要由定子系统和转子系统两部分组成，其特征在于:定子系统主要包括:左线圈(1A)、右线圈(1B)、前线圈(1C)、后线圈(1D)、左隔磁凸台(2A)、右隔磁凸台(2B)、前隔磁凸台(2C)、后隔磁凸台(2D)、定子球面导磁环(3)、左隔磁螺钉(4A)、右隔磁螺钉(4B)、前隔磁螺钉(4C)、后隔磁螺钉(4D)、环氧树脂胶(5)和安装座￠);转子系统主要包括:上球面磁钢(7A)、下球面磁钢(7B)、隔磁环(8)、转子导磁环(9)、转子锁母(10)和转子套筒(11);左线圈(1A)、右线圈(1B)、前线圈(1C)和后线圈(1D)成对使用，左线圈(1A)和右线圈(1B)组成一对用于径向X向偏转控制，前线圈(IC)和后线圈(1D)组成一对用于径向Y向偏转控制，左线圈(1A)缠绕在左隔磁凸台(2A)上，右线圈(1B)缠绕在右隔磁凸台(2B)上，前线圈(1C)缠绕在前隔磁凸台(2C)上，后线圈(ID)缠绕在后隔磁凸台(2D)上，左隔磁凸台(2A)位于定子球面导磁环(3)径向左侧，并通过左隔磁螺钉(4A)固定在定子球面导磁环(3)外球面上，右隔磁凸台(2B)位于定子球面导磁环(3)径向右侧，并通过右隔磁螺钉(4B)固定在定子球面导磁环(3)外球面上，前隔磁凸台(2C)位于定子球面导磁环(3)径向前侧，并通过前隔磁螺钉(4C)固定在定子球面导磁环(3)外球面上，后隔磁凸台(2D)位于定子球面导磁环(3)径向后侧，并通过后隔磁螺钉(4D)固定在定子球面导磁环(3)外球面上，左线圈(1A)、右线圈(1B)、前线圈(1C)和后线圈(1D)通过环氧树脂胶(5)固化安装在定子球面导磁环(3)上，左线圈(1A)、右线圈(1B)、前线圈(1C)、后线圈(1D)、左隔磁凸台(2A)、右隔磁凸台(2B)、前隔磁凸台(2C)、后隔磁凸台(2D)、定子球面导磁环(3)、左隔磁螺钉(4A)、右隔磁螺钉(4B)、前隔磁螺钉(4C)、后隔磁螺钉(4D)和环氧树脂胶(5)位于安装座(6)的上端，并通过定子球面导磁环(3)与安装座(6)的螺纹连接固定安装在安装座(6)上，上球面磁钢(7A)和下球面磁钢(7B)分别位于左线圈(1A)、右线圈(1B)、前线圈(1C)和后线圈(1D)的径向外侧上方和径向外侧下方，隔磁环(8)位于上球面磁钢(7A)和下球面磁钢(7B)之间，转子导磁环(9)位于上球面磁钢(7A)、下球面磁钢(7B)和隔磁环(8)的径向外侧，转子锁母(10)位于下球面磁钢(7B)和转子导磁环(9)的下端，上球面磁钢(7A)、下球面磁钢(7B)、隔磁环(8)、转子导磁环(9)和转子锁母(10)位于转子套筒(11)的径向内侧，并通过转子锁母(10)与转子套筒(11)的螺纹连接固定安装在转子套筒(11)的径向内侧，上球面磁钢(7A)和下球面磁钢(7B)与定子球面导磁环(3)间留有一定的间隙，形成空气气隙(12)。2.根据权利要求1所述的两自由度洛伦兹力外转子球面磁轴承，其特征在于:所述的左隔磁凸台(2A)、右隔磁凸台(2B)、前隔磁凸台(2C)、后隔磁凸台(2D)、左隔磁螺钉(4A)、右隔磁螺钉(4B)、前隔磁螺钉(4C)和后隔磁螺钉(4D)均为绝缘非金属聚酰亚胺材料。3.根据权利要求1所述的两自由度洛伦兹力外转子球面磁轴承，其特征在于:所述的定子球面导磁环(3)和转子导磁环(9)均为电工纯铁DT4C或1J50导磁块材材料。4.根据权利要求1所述的两自由度洛伦兹力外转子球面磁轴承，其特征在于:所述的环氧树脂胶(5)为双组份胶水，两种胶水比例为1:2，其固化环境为常温真空环境，固化时间不低于24小时。5.根据权利要求1所述的两自由度洛伦兹力外转子球面磁轴承，其特征在于:所述的上球面磁钢(7A)和下球面磁钢(7B)为钕铁硼合金或衫钴合金硬磁材料，均为径向充磁，充磁方向相反，且两者外形尺寸完全一致。6.根据权利要求1所述的两自由度洛伦兹力外转子球面磁轴承，其特征在于:所述的空气气隙(12)大小为6mm?8mm。
【专利摘要】本实用新型公开了一种两自由度洛伦兹力外转子球面磁轴承，包括线圈、隔磁凸台、定子球面导磁环、隔磁螺钉、环氧树脂胶、安装座、球面磁钢、隔磁环、转子导磁环、转子锁母和转子套筒，两对线圈分别用于磁轴承径向X和Y的偏转控制，两对线圈通过环氧树脂胶固定在定子球面导磁环上，球面磁钢位于线圈径向外侧，球面磁钢内球面与转子导磁环外球面留有一定的球壳间隙，形成空气气隙。由于采用了球壳状气隙，转子可以大角度偏转，克服了现有柱状气隙洛伦兹力磁轴承偏转角较小的缺点。此外，转子偏转至任何位置时，通电线圈电流产生的安培力始终与线圈所在球面相切，即每对线圈的安培力组成的力偶的力臂为恒值，从而提高了洛伦兹力的控制力矩精度。
【IPC分类】F16C37/00, F16C32/04
【公开号】CN204716759
【申请号】CN201520308928
【发明人】刘强, 孟伟, 梁栋航
【申请人】北京石油化工学院, 中国航天空气动力技术研究院
【公开日】2015年10月21日
【申请日】2015年5月13日