向获得恒定的磁场分布。
[0062] 图3中在进动轴2轴向上相对设有一个第一类进动电磁铁111和一个第二类进动 电磁铁112 ;在垂直所述进动轴2的轴向上相对设有Ξ个第一类减摇电磁铁121和Ξ个第 二类减摇电磁铁122。在实际情况中，减摇巧螺转子系统1在输出的减摇力矩将显著大于进 动力矩，因此，本实施例在减摇力矩方向所设置的电磁铁数量明显大于在进动力矩方向所 设置的电磁铁数量。本实施例中对可控电磁铁分4个模块进行电流控制，仅考虑减摇力矩 方向和进动力矩方向的电磁力控制，大大减少了控制箱3的计算量，有利于保证控制系统 的快速反应。通过控制流经第一类进动电磁铁111和第二类进动电磁铁112上线圈绕组的 电流，产生相应径向磁力矩与转子主体7进动输出力矩相抵消，实现滚动轴承或滑动轴承 进动力方向的径向卸载；通过控制流经Ξ个第一类减摇电磁铁121和Ξ个第二类减摇电磁 铁122上线圈绕组的电流，产生相应径向磁力矩与转子主体7减摇输出力矩相抵消，实现滚 动轴承或滑动轴承减摇力方向的径向卸载。本实施例中内圈902W环形分布的磁钢构件恒 定磁场，可W降低制作工艺要求，磁钢的制作相对于永磁环更加便于加工，能够有效控制制 造成本。
[0063] 滚动轴承和滑动轴承具有支撑刚度大，承载能力强，运转速度低，磨损严重的特 点，而磁悬浮式轴承9则具有转速高，无磨损，功耗小，承载能力强，支撑刚度小的特点。由 滚动轴承或滑动轴承实现转子的精确定位，由磁悬浮式轴承9承载转子的输出载荷则可W 将两类轴承的优点结合在一起，而规避彼此的弱势。在高速转子主体7进动时，其减摇力矩 输出单纯沿着进动轴2和转子主体7自转轴所在平面的法线方向，输出力方向相对于转子 框架10不变，运为磁悬浮式轴承9的设计提供了很大的便利。本发明无需时刻精确检测转 子的位置，也不用采用复杂的算法调节作为定子的每个电磁铁的各相电流大小。
[0064] 第二种结构为如图4所示的外圈901为可控电磁铁内圈902为永磁环的结构。图 4所示的实施例与图3所示的实施例仅在内圈902的结构上不同，W永磁环代替环形分布的 磁钢，有利于磁场强度的增强W及磁场各个方向强度的均衡。其缺点是永磁环的制造工艺 较为复杂，提高了制作成本。 阳0化]图4所示的实施例还存在另一种变形，内圈902改为软磁性材料，如娃钢环，外圈 902仍然保持可控电磁铁内圈的设计。运种变形所带来的变化体现在控制方法上。在运种 变形结构的控制中，在转子主体偏向的反面控制可控电磁铁对娃钢环形成吸引力，如此相 当于对远离的娃钢环施加了一个用于回复其位置的拉力。另一面，娃钢环所接近方向的可 控电磁铁不通电流，对娃钢环无作用力。
[0066] 第Ξ种结构为如图5所示的外圈901为可控电磁铁或恒磁电磁铁、内圈902为恒 磁电磁铁的结构。本实施例所述的恒磁电磁铁是指形成恒定电磁场的电磁铁，其不做控制 变化。图5所示的实施例与图3、图4的区别也是内圈902结构，W恒磁电磁铁内圈902代 替图3中环形分布的磁钢和图4中的永磁环。本实施例中内圈902的可不做电流控制，仅 需保持内圈902磁场恒定，其周围形成的磁场与图3和图4 一样，都是恒定磁场。由此，本 实施例可W仅通过控制外圈901可控电磁铁的电流实现减摇力矩方向和进动力矩方向上 的电磁力变化控制。而当外圈901也是恒磁电磁铁时，外圈901、内圈902中电流恒定，外圈 901、内圈902分别形成与如图6中永磁环效果相同的两个恒定磁场，其也可W作为图6所 示实施例的替代方案。
[0067] 第四种结构为如图6所示的外圈901、内圈902均为永磁环的结构，其中外圈901 与内圈902之间呈斥力。图6所示的实施例外圈901内圈902之间作用力不可实时控制， 由其本身性质所决定。在转子主体7处于中屯、位置状态下，外圈901与内圈902作用力平 衡，而一旦转子主体7发生偏移，所述外圈901与内圈902靠近位置将因为距离的接近而增 大与偏移方向相反的作用力，且相对的另一边的外圈901与内圈902距离拉远，减小了与该 偏移方向相同的作用力，两项叠加，外圈901在与偏移方向相反的方向上对内圈902有作用 力，由此分担部分转子对定位轴承8的压力。
[0068] 第五种结构如图7所示的实施例，本实施例结构是将图6中外圈901的永磁环替 换为环形分布的磁钢的结构，其中外圈901与内圈902之间呈斥力。其结构与图6类似，同 样地，磁钢替换永磁环可W降低制造成本。
[0069] 基于同一发明构思，如图1所示，本发明还提出了一种船用巧螺减摇器，包括所述 的减摇巧螺转子系统1。
[0070] 基于同一发明构思，本发明还提出了一种如图1所示的船用巧螺减摇器，包括：控 制箱3、进动轴2所述的减摇巧螺转子系统1 ;
[0071] 所述减摇巧螺转子系统1安装在所述进动轴2上，所述减摇巧螺转子系统1W所 述进动轴2轴屯、为旋转中屯、在进动方向摆动，所述控制箱3用于根据所述减摇巧螺转子系 统1在进动方向摆动的角度和船体横摇角度控制所述外圈901中电磁铁的电流输入。
[0072] 在图8所示的实施例中，船用巧螺减摇器的所述控制箱3还包括数字控制器、磁悬 浮式轴承驱动器和传感器。数字控制器用于根据传感器检测到的转子进动角和船体横摇角 计算转子主体7的进动力矩和横摇力矩，从而确定对巧螺减摇器中磁悬浮式轴承9的电流 控制。其中，检测转子进动角的传感器5可W安装在进动轴2上，所检测的进动轴2旋转角 度就是转子的进动角度。所述控制箱5通过所述传动装置6对所述减摇巧螺转子系统1的 进动力进行传递。
[0073] 作为一种优化方案，所述外圈901上的所述环形分布的若干可控电磁铁进一步包 括：分布在所述进动轴2轴向上的第一类进动电磁铁111和第二类动电磁铁，W及分布在垂 直所述进动轴2轴向上的第一类减摇电磁铁121和第二类减摇电磁铁122 ;
[0074] 所述第一类进动电磁铁111、第二类进动电磁铁112、第一类减摇电磁铁121、第二 类减摇电磁铁122的电流控制相互独立。本实施例中对上述四类电磁铁可进行模块化 控制，减小计算量。
[0075] 对于转子主体7的减摇力矩输出，图3所示的第一种结构控制中，Ξ个第一类减摇 电磁铁121与Ξ个第二类减摇电磁铁122相互配合，控制各线圈电流使得Ξ个第二类减摇 电磁铁122与磁钢相吸引且Ξ个第一类减摇电磁铁121与磁钢相排斥，或使得Ξ个第二类 减摇电磁铁122与磁钢相排斥且Ξ个第一类减摇电磁铁121与磁钢相吸引，从而在减摇力 矩方向上形成一个统一的最大化径向力，且转子主体7上下两末端磁悬浮式轴承9产生的 此径向力大小相等方向相反。
[0076] 同理，对于转子主体7的进动力矩输出，图3所示的第一种结构控制中，第一类进 动电磁铁111与第二类进动电磁铁112相互配合，控制各线圈电流使得第二类进动电磁铁 112与磁钢相吸引且第一类进动电磁铁111与磁钢相排斥，或使得第二类进动电磁铁112与 磁钢相排斥且第一类进动电磁铁111与磁钢相吸引，从而在进动力矩方向上也形成一个统 一的最大化径向力，且转子主体7上下两末端磁悬浮式轴承9产生的此径向力大小相等方 向相反。
[0077] 作为一种优化方案，所述控制箱3控制所述外圈901中电磁铁电流输入的过程包 括：
[0078] 根据所述转子主体7的减摇力矩输出Mr控制所述第一类减摇电磁铁121、第二类 减摇电磁铁122的电磁力输出，实现所述磁悬浮式轴承9对所述转子主体7减摇力矩的径 向支撑控制，
[0079] 根据所述转子主体7的进动力矩输出Mp控制所述第一类进动电磁铁111、第二类 进动电磁铁112的电磁力输出，实现所述磁悬浮式轴承9对所述转子主体7进动力矩的径 向支撑控制；
[0080] 其中，所述控制箱3控制所述第一类减摇电磁铁121和第二类减摇电磁铁122输 出的电磁力分别都大于所述第一类进动电磁铁111和第二类进动电磁铁112的电磁力；
[0081] 所述控制箱3计算减摇巧螺转子系统1的减摇力矩输出Mr为：
[0082]
[0083] 所述β为所述减摇巧螺转子系统1在进动方向摆动的角度