一种大承载力高动态响应轴向洛伦兹力磁轴承的制作方法

本发明涉及一种非接触磁悬浮轴承，尤其涉及一种大承载力高动态响应轴向洛伦兹力磁轴承。

背景技术：

精密工作台具有稳定性好、工作精度高等优势，是满足微光刻、数控加工和表面形貌检测等现代高端制造和高精测量的基础装置，在航空航天、高端装备制造等领域具有广阔的应用空间。现有的精密定位工作台按支承方式可分为接触式和非接触式，前者载物台依靠机械轴承支承，具有承载力大等优势，但由于存在接触磨损，导致非线性严重，运动控制精度较低，无法满足高端制造和高精测量的技术要求。后者多采用空气静压轴承或液压轴承支承，具有运动控制精度高、稳定性好等优点，但结构设计复杂，加工制造精度要求高，环境要求高、占用空间大、维护成本高等缺点。磁轴承可实现无接触悬浮支承，具有结构简单、环境适应性强，能够主动振动控制和振动抑制等优点，是实现精密定位工作台的无接触悬浮支承的一种途径。

按悬浮力产生方式，主动磁轴承可分为磁阻力磁轴承和洛伦兹力磁轴承。前者通过改变磁极绕组电流的大小和方向来产生所需的控制磁通，从而产生相应的悬浮支承力，但其力与电流成平方关系，经线性化后线性范围仍较窄，控制精度低。后者通过改变放置于恒定磁场中绕组的电流大小和方向来产生所需的悬浮支承力，其力与电流成线性关系，线性度好，控制精度高。因此洛伦兹力磁轴承更适用于磁悬浮精密工作台的高精度悬浮控制。工作台一般采用轴向承重放置，轴向磁轴承在满足控制精度的同时还需具有较大的承载力，比径向磁轴承和偏转磁轴承要求更高。授权专利201510146044.X一种外转子洛伦兹力轴向磁轴承，采用两层线圈结构，悬浮承载力小，且转子单侧放置磁钢，磁钢端部磁路边缘效应明显，漏磁严重，气隙内磁密均匀性差。此外整环磁钢尺寸大，需采用拼接结构，拼接缝隙会引起磁密轴向波动，进一步降低了气隙磁密均匀性。为提高气隙内磁密均匀性，中国专利201710220579.6一种三自由度隐式洛伦兹力磁轴承和中国专利201710220580.9一种双偏转隐式洛伦兹力偏转磁轴承均将磁钢位于导磁环内部，经导磁环的顺磁作用，消除了磁钢拼接缝处的磁密周向波动，同时减弱了磁极端部磁路边缘效应，提高了气隙内磁密均匀性。上述三种方案线圈的均采用单线圈结构，单个线圈提供悬浮力，力越大，线圈匝数越多，线圈电感越大，严重制约了轴承的高频动态响应能力。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种大承载力高动态响应轴向洛伦兹力磁轴承。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的大承载力高动态响应轴向洛伦兹力磁轴承，其较佳的具体实施方式是：

主要包括转子系统和定子系统，转子系统主要包括：外安装套、外导磁环、外上磁钢、外中上磁钢、外中磁钢、外中下磁钢、外下磁钢、外上隔磁环、外中上隔磁环、外中下隔磁环、外下隔磁环、外上顺磁环、外中上顺磁环、外中顺磁环、外中下顺磁环、外下顺磁环、外磁钢锁母、转盘、外组件锁母、内安装套、内导磁环、内上磁钢、内中上磁钢、内中磁钢、内中下磁钢、内下磁钢、内上隔磁环、内中上隔磁环、内中下隔磁环、内下隔磁环、内上顺磁环、内中上顺磁环、内中顺磁环、内中下顺磁环、内下顺磁环、内磁钢锁母和内组件锁母；定子系统主要包括：定子骨架、铝基板、上恒流线圈、中上恒流线圈、中下恒流线圈、下恒流线圈、控制线圈和环氧树脂胶；外安装套位于外导磁环、外上磁钢、外中上磁钢、外中磁钢、外中下磁钢、外下磁钢、外上隔磁环、外中上隔磁环、外中下隔磁环、外下隔磁环、外上顺磁环、外中上顺磁环、外中顺磁环、外中下顺磁环、外下顺磁环和外磁钢锁母的径向外侧，外导磁环位于外安装套的径向内侧，外上磁钢、外中上磁钢、外中磁钢、外中下磁钢、外下磁钢、外上隔磁环、外中上隔磁环、外中下隔磁环和外下隔磁环均位于外导磁环的径向内侧，从上至下依次为，外上磁钢、外上隔磁环、外中上磁钢、外中上隔磁环、外中磁钢、外中下隔磁环、外中下磁钢、外下隔磁环和外下磁钢，外上顺磁环、外中上顺磁环、外中顺磁环、外中下顺磁环和外下顺磁环分别位于外上磁钢、外中上磁钢、外中磁钢、外中下磁钢和外下磁钢的径向内侧，外磁钢锁母位于外导磁环、外下磁钢和外下顺磁环的轴向下方，外导磁环、外上磁钢、外中上磁钢、外中磁钢、外中下磁钢、外下磁钢、外上隔磁环、外中上隔磁环、外中下隔磁环、外下隔磁环、外上顺磁环、外中上顺磁环、外中顺磁环、外中下顺磁环和外下顺磁环通过外磁钢锁母与外安装套之间的螺纹配合固定安装在外安装套上，外安装套、外导磁环、外上磁钢、外中上磁钢、外中磁钢、外中下磁钢、外下磁钢、外上隔磁环、外中上隔磁环、外中下隔磁环、外下隔磁环、外上顺磁环、外中上顺磁环、外中顺磁环、外中下顺磁环、外下顺磁环和外磁钢锁母位于转盘的环形槽外壁径向内侧，并通过转盘和外组件锁母之间的螺纹配合固定安装在转盘上，内安装套位于内导磁环、内上磁钢、内中上磁钢、内中磁钢、内中下磁钢、内下磁钢、内上隔磁环、内中上隔磁环、内中下隔磁环、内下隔磁环、内上顺磁环、内中上顺磁环、内中顺磁环、内中下顺磁环、内下顺磁环和内磁钢锁母的径向内侧，内导磁环位于内安装套的径向外侧，内上磁钢、内中上磁钢、内中磁钢、内中下磁钢、内下磁钢、内上隔磁环、内中上隔磁环、内中下隔磁环和内下隔磁环均位于内导磁环的径向外侧，从上至下依次为，内上磁钢、内上隔磁环、内中上磁钢、内中上隔磁环、内中磁钢、内中下隔磁环、内中下磁钢、内下隔磁环和内下磁钢，内上顺磁环、内中上顺磁环、内中顺磁环、内中下顺磁环和内下顺磁环分别位于内上磁钢、内中上磁钢、内中磁钢、内中下磁钢和内下磁钢的径向外侧，内磁钢锁母位于内导磁环、内下磁钢和内下顺磁环的轴向下方，内导磁环、内上磁钢、内中上磁钢、内中磁钢、内中下磁钢、内下磁钢、内上隔磁环、内中上隔磁环、内中下隔磁环、内下隔磁环、内上顺磁环、内中上顺磁环、内中顺磁环、内中下顺磁环和内下顺磁环通过内磁钢锁母与内安装套之间的螺纹配合固定安装在内安装套上，内安装套、内导磁环、内上磁钢、内中上磁钢、内中磁钢、内中下磁钢、内下磁钢、内上隔磁环、内中上隔磁环、内中下隔磁环、内下隔磁环、内上顺磁环、内中上顺磁环、内中顺磁环、内中下顺磁环、内下顺磁环和内磁钢锁母位于转盘环形槽内壁径向外侧，并通过转盘和内组件锁母之间的螺纹配合固定安装在转盘上，定子骨架位于外安装套、外上隔磁环、外中上隔磁环、外中下隔磁环、外下隔磁环、外上顺磁环、外中上顺磁环、外中顺磁环、外中下顺磁环、外下顺磁环、外磁钢锁母和外组件锁母的径向内侧，铝基板位于定子骨架的径向外侧下方，并通过定子骨架与铝基板间的螺纹配合固定安装在定子骨架上，上恒流线圈、中上恒流线圈、中下恒流线圈、下恒流线圈和控制线圈分别绕制在定子骨架径向外侧的凹槽内，从上至下依次为，上恒流线圈、中上恒流线圈、控制线圈、中下恒流线圈和下恒流线圈，并通过环氧树脂胶固化安装在定子骨架上，外安装套、外上隔磁环、外中上隔磁环、外中下隔磁环、外下隔磁环、外上顺磁环、外中上顺磁环、外中顺磁环、外中下顺磁环、外下顺磁环、外磁钢锁母和外组件锁母的径向内壁与内安装套、内上隔磁环、内中上隔磁环、内中下隔磁环、内下隔磁环、内上顺磁环、内中上顺磁环、内中顺磁环、内中下顺磁环、内下顺磁环、内磁钢锁母和内组件锁母的径向外壁之间形成空气气隙。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的大承载力高动态响应轴向洛伦兹力磁轴承，具有高频动态响应快、承载力大、磁密均匀性高等优点，可用于磁悬浮精密工作台的轴向无接触悬浮支承。

附图说明

图1为本发明实施例提供的大承载力高动态响应轴向洛伦兹力磁轴承的剖视图；

图2为本发明实施例中转子系统的剖视图；

图3为本发明实施例中定子系统的剖视图；

图4为本发明实施例中外安装套、外导磁环、外上磁钢、外中上磁钢、外中磁钢、外中下磁钢、外下磁钢、外上隔磁环、外中上隔磁环、外中下隔磁环、外下隔磁环、外上顺磁环、外中上顺磁环、外中顺磁环、外中下顺磁环、外下顺磁环和外磁钢锁母组成的组件剖视图；

图5为本发明实施例中内安装套、内导磁环、内上磁钢、内中上磁钢、内中磁钢、内中下磁钢、内下磁钢、内上隔磁环、内中上隔磁环、内中下隔磁环、内下隔磁环、内上顺磁环、内中上顺磁环、内中顺磁环、内中下顺磁环、内下顺磁环和内磁钢锁母组成的组件剖视图；

图6a为本发明实施例中定子骨架的剖视图；

图6b为本发明实施例中定子骨架的三维结构示意图。

具体实施方式

下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。本发明实施例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。

本发明的大承载力高动态响应轴向洛伦兹力磁轴承，其较佳的具体实施方式是：

主要包括转子系统和定子系统，转子系统主要包括：外安装套、外导磁环、外上磁钢、外中上磁钢、外中磁钢、外中下磁钢、外下磁钢、外上隔磁环、外中上隔磁环、外中下隔磁环、外下隔磁环、外上顺磁环、外中上顺磁环、外中顺磁环、外中下顺磁环、外下顺磁环、外磁钢锁母、转盘、外组件锁母、内安装套、内导磁环、内上磁钢、内中上磁钢、内中磁钢、内中下磁钢、内下磁钢、内上隔磁环、内中上隔磁环、内中下隔磁环、内下隔磁环、内上顺磁环、内中上顺磁环、内中顺磁环、内中下顺磁环、内下顺磁环、内磁钢锁母和内组件锁母；定子系统主要包括：定子骨架、铝基板、上恒流线圈、中上恒流线圈、中下恒流线圈、下恒流线圈、控制线圈和环氧树脂胶；外安装套位于外导磁环、外上磁钢、外中上磁钢、外中磁钢、外中下磁钢、外下磁钢、外上隔磁环、外中上隔磁环、外中下隔磁环、外下隔磁环、外上顺磁环、外中上顺磁环、外中顺磁环、外中下顺磁环、外下顺磁环和外磁钢锁母的径向外侧，外导磁环位于外安装套的径向内侧，外上磁钢、外中上磁钢、外中磁钢、外中下磁钢、外下磁钢、外上隔磁环、外中上隔磁环、外中下隔磁环和外下隔磁环均位于外导磁环的径向内侧，从上至下依次为，外上磁钢、外上隔磁环、外中上磁钢、外中上隔磁环、外中磁钢、外中下隔磁环、外中下磁钢、外下隔磁环和外下磁钢，外上顺磁环、外中上顺磁环、外中顺磁环、外中下顺磁环和外下顺磁环分别位于外上磁钢、外中上磁钢、外中磁钢、外中下磁钢和外下磁钢的径向内侧，外磁钢锁母位于外导磁环、外下磁钢和外下顺磁环的轴向下方，外导磁环、外上磁钢、外中上磁钢、外中磁钢、外中下磁钢、外下磁钢、外上隔磁环、外中上隔磁环、外中下隔磁环、外下隔磁环、外上顺磁环、外中上顺磁环、外中顺磁环、外中下顺磁环和外下顺磁环通过外磁钢锁母与外安装套之间的螺纹配合固定安装在外安装套上，外安装套、外导磁环、外上磁钢、外中上磁钢、外中磁钢、外中下磁钢、外下磁钢、外上隔磁环、外中上隔磁环、外中下隔磁环、外下隔磁环、外上顺磁环、外中上顺磁环、外中顺磁环、外中下顺磁环、外下顺磁环和外磁钢锁母位于转盘的环形槽外壁径向内侧，并通过转盘和外组件锁母之间的螺纹配合固定安装在转盘上，内安装套位于内导磁环、内上磁钢、内中上磁钢、内中磁钢、内中下磁钢、内下磁钢、内上隔磁环、内中上隔磁环、内中下隔磁环、内下隔磁环、内上顺磁环、内中上顺磁环、内中顺磁环、内中下顺磁环、内下顺磁环和内磁钢锁母的径向内侧，内导磁环位于内安装套的径向外侧，内上磁钢、内中上磁钢、内中磁钢、内中下磁钢、内下磁钢、内上隔磁环、内中上隔磁环、内中下隔磁环和内下隔磁环均位于内导磁环的径向外侧，从上至下依次为，内上磁钢、内上隔磁环、内中上磁钢、内中上隔磁环、内中磁钢、内中下隔磁环、内中下磁钢、内下隔磁环和内下磁钢，内上顺磁环、内中上顺磁环、内中顺磁环、内中下顺磁环和内下顺磁环分别位于内上磁钢、内中上磁钢、内中磁钢、内中下磁钢和内下磁钢的径向外侧，内磁钢锁母位于内导磁环、内下磁钢和内下顺磁环的轴向下方，内导磁环、内上磁钢、内中上磁钢、内中磁钢、内中下磁钢、内下磁钢、内上隔磁环、内中上隔磁环、内中下隔磁环、内下隔磁环、内上顺磁环、内中上顺磁环、内中顺磁环、内中下顺磁环和内下顺磁环通过内磁钢锁母与内安装套之间的螺纹配合固定安装在内安装套上，内安装套、内导磁环、内上磁钢、内中上磁钢、内中磁钢、内中下磁钢、内下磁钢、内上隔磁环、内中上隔磁环、内中下隔磁环、内下隔磁环、内上顺磁环、内中上顺磁环、内中顺磁环、内中下顺磁环、内下顺磁环和内磁钢锁母位于转盘环形槽内壁径向外侧，并通过转盘和内组件锁母之间的螺纹配合固定安装在转盘上，定子骨架位于外安装套、外上隔磁环、外中上隔磁环、外中下隔磁环、外下隔磁环、外上顺磁环、外中上顺磁环、外中顺磁环、外中下顺磁环、外下顺磁环、外磁钢锁母和外组件锁母的径向内侧，铝基板位于定子骨架的径向外侧下方，并通过定子骨架与铝基板间的螺纹配合固定安装在定子骨架上，上恒流线圈、中上恒流线圈、中下恒流线圈、下恒流线圈和控制线圈分别绕制在定子骨架径向外侧的凹槽内，从上至下依次为，上恒流线圈、中上恒流线圈、控制线圈、中下恒流线圈和下恒流线圈，并通过环氧树脂胶固化安装在定子骨架上，外安装套、外上隔磁环、外中上隔磁环、外中下隔磁环、外下隔磁环、外上顺磁环、外中上顺磁环、外中顺磁环、外中下顺磁环、外下顺磁环、外磁钢锁母和外组件锁母的径向内壁与内安装套、内上隔磁环、内中上隔磁环、内中下隔磁环、内下隔磁环、内上顺磁环、内中上顺磁环、内中顺磁环、内中下顺磁环、内下顺磁环、内磁钢锁母和内组件锁母的径向外壁之间形成空气气隙。

所述的外安装套、外上隔磁环、外中上隔磁环、外中下隔磁环、外下隔磁环、外磁钢锁母、转盘、外组件锁母、内安装套、内上隔磁环、内中上隔磁环、内中下隔磁环、内下隔磁环、内磁钢锁母和内组件锁母均为导热性能较好的硬铝合金2A12或超硬铝合金7A09棒材材料。所述的外导磁环、外上顺磁环、外中上顺磁环、外中顺磁环、外中下顺磁环、外下顺磁环、内导磁环、内上顺磁环、内中上顺磁环、内中顺磁环、内中下顺磁环和内下顺磁环均为强导磁率的1J50或1J22棒材材料。外上磁钢、外中上磁钢、外中磁钢、外中下磁钢、外下磁钢、内上磁钢、内中上磁钢、内中磁钢、内中下磁钢和内下磁钢均为钕铁硼合金或衫钴合金硬磁材料，且均为径向充磁，其充磁方向依次为：外S内N、外N内S、外S内N、外N内S、外S内N、外S内N、外N内S、外S内N、外N内S和外S内N或外N内S、外S内N、外N内S、外S内N、外N内S、外N内S、外S内N、外N内S、外S内N和外N内S。所述的定子骨架为耐高温高强度的聚酰亚胺材料。所述的环氧树脂胶固化环境为常温真空环境，固化时间不低于72小时。

上述方案的原理是：

本发明中的一种大承载力高动态响应轴向洛伦兹力磁轴承，通过外上磁钢、外中上磁钢、外中磁钢、外中下磁钢、外下磁钢、内上磁钢、内中上磁钢、内中磁钢、内中下磁钢和内下磁钢产生恒定永磁磁场，利用通电的上恒流线圈、中上恒流线圈、中下恒流线圈和下恒流线圈在永磁磁场中产生安培力，提供所需的恒定悬浮力，同时通过调节控制线圈中电流的大小和方向，实现定、转子间无接触稳定悬浮支承。

本发明的永磁磁路如图1所示，上轴向永磁磁路为：磁通从外上磁钢N极出发，经过外上顺磁环、气隙上端、上恒流线圈和内上顺磁环流至内上磁钢S极，从内上磁钢N极流出，经过内导磁环流至内中上磁钢S极，从内中上磁钢N极流出，经内中上顺磁环、气隙中上端、中上恒流线圈和外中上顺磁环流至外中上磁钢S极，从外中上磁钢N极流出，经过外导磁环回到外上磁钢S极；中上轴向永磁磁路为：磁通从外中上磁钢N极流出，经过外导磁环流至外中磁钢S极，从外中磁钢N极流出，经过外中顺磁环、气隙中端、控制线圈和内中顺磁环流至内中磁钢S极，从内中磁钢N极流出，经过内导磁环流至内中上磁钢S极，从内中上磁钢N极流出，经内中上顺磁环、气隙中上端、中上恒流线圈和外中上顺磁环回到外中上磁钢S极；中下轴向永磁磁路为：磁通从外中磁钢N极出发，经过外中顺磁环、气隙中端、控制线圈和内中顺磁环流至内中磁钢S极，从内中磁钢N极流出，经过内导磁环流至内中下磁钢S极，从内中下磁钢N极流出，经内中下顺磁环、气隙中下端、中下恒流线圈和外中下顺磁环流至外中下磁钢S极，从外中下磁钢N极流出，经过外导磁环回到外中磁钢S极；下轴向永磁磁路为：磁通从外中下磁钢N极流出，经过外导磁环流至外下磁钢S极，从外下磁钢N极流出，经过外下顺磁环、气隙下端、下恒流线圈和内下顺磁环流至内下磁钢S极，从内下磁钢N极流出，经过内导磁环流至内中下磁钢S极，从内中下磁钢N极流出，经内中下顺磁环、气隙中下端、中下恒流线圈和外中下顺磁环流至外中下磁钢S极。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)在有限空间内，绕制了多层线圈，增加了轴向磁钢和线圈数量，提高了轴承的承载力；

(2)采用内置隐式磁钢方案，与外置显式磁钢方案相比，降低了气隙边缘漏磁，消除了整圈拼接磁钢因拼接缝隙引起的磁密波动，提高了磁密均匀性和磁轴承控制精度；

(3)本发明将恒流线圈与控制线圈分离，减少控制线圈的电感，提高了磁轴承的高频动态响应能力。

具体实施例：

如图1所示，一种大承载力高动态响应轴向洛伦兹力磁轴承，主要包括转子系统和定子系统，转子系统主要包括：外安装套1、外导磁环2、外上磁钢3A、外中上磁钢3B、外中磁钢3C、外中下磁钢3D、外下磁钢3E、外上隔磁环4A、外中上隔磁环4B、外中下隔磁环4C、外下隔磁环4D、外上顺磁环5A、外中上顺磁环5B、外中顺磁环5C、外中下顺磁环5D、外下顺磁环5E、外磁钢锁母6、转盘7、外组件锁母8、内安装套9、内导磁环10、内上磁钢11A、内中上磁钢11B、内中磁钢11C、内中下磁钢11D、内下磁钢11E、内上隔磁环12A、内中上隔磁环12B、内中下隔磁环12C、内下隔磁环12D、内上顺磁环13A、内中上顺磁环13B、内中顺磁环13C、内中下顺磁环13D、内下顺磁环13E、内磁钢锁母14和内组件锁母15；定子系统主要包括：定子骨架16、铝基板17、上恒流线圈18A、中上恒流线圈18B、中下恒流线圈18C、下恒流线圈18D、控制线圈19和环氧树脂胶20；外安装套1位于外导磁环2、外上磁钢3A、外中上磁钢3B、外中磁钢3C、外中下磁钢3D、外下磁钢3E、外上隔磁环4A、外中上隔磁环4B、外中下隔磁环4C、外下隔磁环4D、外上顺磁环5A、外中上顺磁环5B、外中顺磁环5C、外中下顺磁环5D、外下顺磁环5E和外磁钢锁母6的径向外侧，外导磁环2位于外安装套1的径向内侧，外上磁钢3A、外中上磁钢3B、外中磁钢3C、外中下磁钢3D、外下磁钢3E、外上隔磁环4A、外中上隔磁环4B、外中下隔磁环4C和外下隔磁环4D均位于外导磁环2的径向内侧，从上至下依次为，外上磁钢3A、外上隔磁环4A、外中上磁钢3B、外中上隔磁环4B、外中磁钢3C、外中下隔磁环4C、外中下磁钢3D、外下隔磁环4D和外下磁钢3E，外上顺磁环5A、外中上顺磁环5B、外中顺磁环5C、外中下顺磁环5D和外下顺磁环5E分别位于外上磁钢3A、外中上磁钢3B、外中磁钢3C、外中下磁钢3D和外下磁钢3E的径向内侧，外磁钢锁母6位于外导磁环2、外下磁钢3E和外下顺磁环5E的轴向下方，外导磁环2、外上磁钢3A、外中上磁钢3B、外中磁钢3C、外中下磁钢3D、外下磁钢3E、外上隔磁环4A、外中上隔磁环4B、外中下隔磁环4C、外下隔磁环4D、外上顺磁环5A、外中上顺磁环5B、外中顺磁环5C、外中下顺磁环5D和外下顺磁环5E通过外磁钢锁母6与外安装套1之间的螺纹配合固定安装在外安装套1上，外安装套1、外导磁环2、外上磁钢3A、外中上磁钢3B、外中磁钢3C、外中下磁钢3D、外下磁钢3E、外上隔磁环4A、外中上隔磁环4B、外中下隔磁环4C、外下隔磁环4D、外上顺磁环5A、外中上顺磁环5B、外中顺磁环5C、外中下顺磁环5D、外下顺磁环5E和外磁钢锁母6位于转盘7的环形槽外壁径向内侧，并通过转盘7和外组件锁母8之间的螺纹配合固定安装在转盘7上，内安装套9位于内导磁环10、内上磁钢11A、内中上磁钢11B、内中磁钢11C、内中下磁钢11D、内下磁钢11E、内上隔磁环12A、内中上隔磁环12B、内中下隔磁环12C、内下隔磁环12D、内上顺磁环13A、内中上顺磁环13B、内中顺磁环13C、内中下顺磁环13D、内下顺磁环13E和内磁钢锁母14的径向内侧，内导磁环10位于内安装套9的径向外侧，内上磁钢11A、内中上磁钢11B、内中磁钢11C、内中下磁钢11D、内下磁钢11E、内上隔磁环12A、内中上隔磁环12B、内中下隔磁环12C和内下隔磁环12D均位于内导磁环10的径向外侧，从上至下依次为，内上磁钢11A、内上隔磁环12A、内中上磁钢11B、内中上隔磁环12B、内中磁钢11C、内中下隔磁环12C、内中下磁钢11D、内下隔磁环12D和内下磁钢11E，内上顺磁环13A、内中上顺磁环13B、内中顺磁环13C、内中下顺磁环13D和内下顺磁环13E分别位于内上磁钢11A、内中上磁钢11B、内中磁钢11C、内中下磁钢11D和内下磁钢11E的径向外侧，内磁钢锁母14位于内导磁环10、内下磁钢11E和内下顺磁环13E的轴向下方，内导磁环10、内上磁钢11A、内中上磁钢11B、内中磁钢11C、内中下磁钢11D、内下磁钢11E、内上隔磁环12A、内中上隔磁环12B、内中下隔磁环12C、内下隔磁环12D、内上顺磁环13A、内中上顺磁环13B、内中顺磁环13C、内中下顺磁环13D和内下顺磁环13E通过内磁钢锁母14与内安装套9之间的螺纹配合固定安装在内安装套9上，内安装套9、内导磁环10、内上磁钢11A、内中上磁钢11B、内中磁钢11C、内中下磁钢11D、内下磁钢11E、内上隔磁环12A、内中上隔磁环12B、内中下隔磁环12C、内下隔磁环12D、内上顺磁环13A、内中上顺磁环13B、内中顺磁环13C、内中下顺磁环13D、内下顺磁环13E和内磁钢锁母14位于转盘7环形槽内壁径向外侧，并通过转盘7和内组件锁母15之间的螺纹配合固定安装在转盘7上，定子骨架16位于外安装套1、外上隔磁环4A、外中上隔磁环4B、外中下隔磁环4C、外下隔磁环4D、外上顺磁环5A、外中上顺磁环5B、外中顺磁环5C、外中下顺磁环5D、外下顺磁环5E、外磁钢锁母6和外组件锁母8的径向内侧，铝基板17位于定子骨架16的径向外侧下方，并通过定子骨架16与铝基板17间的螺纹配合固定安装在定子骨架16上，上恒流线圈18A、中上恒流线圈18B、中下恒流线圈18C、下恒流线圈18D和控制线圈19分别绕制在定子骨架16径向外侧的凹槽内，从上至下依次为，上恒流线圈18A、中上恒流线圈18B、控制线圈19、中下恒流线圈18C和下恒流线圈18D，并通过环氧树脂胶20固化安装在定子骨架16上，外安装套1、外上隔磁环4A、外中上隔磁环4B、外中下隔磁环4C、外下隔磁环4D、外上顺磁环5A、外中上顺磁环5B、外中顺磁环5C、外中下顺磁环5D、外下顺磁环5E、外磁钢锁母6和外组件锁母8的径向内壁与内安装套9、内上隔磁环12A、内中上隔磁环12B、内中下隔磁环12C、内下隔磁环12D、内上顺磁环13A、内中上顺磁环13B、内中顺磁环13C、内中下顺磁环13D、内下顺磁环13E、内磁钢锁母14和内组件锁母15的径向外壁之间形成空气气隙21。

图2为本发明技术解决方案的转子系统的剖视图，转子系统主要包括：外安装套1、外导磁环2、外上磁钢3A、外中上磁钢3B、外中磁钢3C、外中下磁钢3D、外下磁钢3E、外上隔磁环4A、外中上隔磁环4B、外中下隔磁环4C、外下隔磁环4D、外上顺磁环5A、外中上顺磁环5B、外中顺磁环5C、外中下顺磁环5D、外下顺磁环5E、外磁钢锁母6、转盘7、外组件锁母8、内安装套9、内导磁环10、内上磁钢11A、内中上磁钢11B、内中磁钢11C、内中下磁钢11D、内下磁钢11E、内上隔磁环12A、内中上隔磁环12B、内中下隔磁环12C、内下隔磁环12D、内上顺磁环13A、内中上顺磁环13B、内中顺磁环13C、内中下顺磁环13D、内下顺磁环13E、内磁钢锁母14和内组件锁母15；外安装套1位于外导磁环2、外上磁钢3A、外中上磁钢3B、外中磁钢3C、外中下磁钢3D、外下磁钢3E、外上隔磁环4A、外中上隔磁环4B、外中下隔磁环4C、外下隔磁环4D、外上顺磁环5A、外中上顺磁环5B、外中顺磁环5C、外中下顺磁环5D、外下顺磁环5E和外磁钢锁母6的径向外侧，外导磁环2位于外安装套1的径向内侧，外上磁钢3A、外中上磁钢3B、外中磁钢3C、外中下磁钢3D、外下磁钢3E、外上隔磁环4A、外中上隔磁环4B、外中下隔磁环4C和外下隔磁环4D均位于外导磁环2的径向内侧，从上至下依次为，外上磁钢3A、外上隔磁环4A、外中上磁钢3B、外中上隔磁环4B、外中磁钢3C、外中下隔磁环4C、外中下磁钢3D、外下隔磁环4D和外下磁钢3E，外上顺磁环5A、外中上顺磁环5B、外中顺磁环5C、外中下顺磁环5D和外下顺磁环5E分别位于外上磁钢3A、外中上磁钢3B、外中磁钢3C、外中下磁钢3D和外下磁钢3E的径向内侧，外磁钢锁母6位于外导磁环2、外下磁钢3E和外下顺磁环5E的轴向下方，外导磁环2、外上磁钢3A、外中上磁钢3B、外中磁钢3C、外中下磁钢3D、外下磁钢3E、外上隔磁环4A、外中上隔磁环4B、外中下隔磁环4C、外下隔磁环4D、外上顺磁环5A、外中上顺磁环5B、外中顺磁环5C、外中下顺磁环5D和外下顺磁环5E通过外磁钢锁母6与外安装套1之间的螺纹配合固定安装在外安装套1上，外安装套1、外导磁环2、外上磁钢3A、外中上磁钢3B、外中磁钢3C、外中下磁钢3D、外下磁钢3E、外上隔磁环4A、外中上隔磁环4B、外中下隔磁环4C、外下隔磁环4D、外上顺磁环5A、外中上顺磁环5B、外中顺磁环5C、外中下顺磁环5D、外下顺磁环5E和外磁钢锁母6位于转盘7的环形槽外壁径向内侧，并通过转盘7和外组件锁母8之间的螺纹配合固定安装在转盘7上，内安装套9位于内导磁环10、内上磁钢11A、内中上磁钢11B、内中磁钢11C、内中下磁钢11D、内下磁钢11E、内上隔磁环12A、内中上隔磁环12B、内中下隔磁环12C、内下隔磁环12D、内上顺磁环13A、内中上顺磁环13B、内中顺磁环13C、内中下顺磁环13D、内下顺磁环13E和内磁钢锁母14的径向内侧，内导磁环10位于内安装套9的径向外侧，内上磁钢11A、内中上磁钢11B、内中磁钢11C、内中下磁钢11D、内下磁钢11E、内上隔磁环12A、内中上隔磁环12B、内中下隔磁环12C和内下隔磁环12D均位于内导磁环10的径向外侧，从上至下依次为，内上磁钢11A、内上隔磁环12A、内中上磁钢11B、内中上隔磁环12B、内中磁钢11C、内中下隔磁环12C、内中下磁钢11D、内下隔磁环12D和内下磁钢11E，内上顺磁环13A、内中上顺磁环13B、内中顺磁环13C、内中下顺磁环13D和内下顺磁环13E分别位于内上磁钢11A、内中上磁钢11B、内中磁钢11C、内中下磁钢11D和内下磁钢11E的径向外侧，内磁钢锁母14位于内导磁环10、内下磁钢11E和内下顺磁环13E的轴向下方，内导磁环10、内上磁钢11A、内中上磁钢11B、内中磁钢11C、内中下磁钢11D、内下磁钢11E、内上隔磁环12A、内中上隔磁环12B、内中下隔磁环12C、内下隔磁环12D、内上顺磁环13A、内中上顺磁环13B、内中顺磁环13C、内中下顺磁环13D和内下顺磁环13E通过内磁钢锁母14与内安装套9之间的螺纹配合固定安装在内安装套9上，内安装套9、内导磁环10、内上磁钢11A、内中上磁钢11B、内中磁钢11C、内中下磁钢11D、内下磁钢11E、内上隔磁环12A、内中上隔磁环12B、内中下隔磁环12C、内下隔磁环12D、内上顺磁环13A、内中上顺磁环13B、内中顺磁环13C、内中下顺磁环13D、内下顺磁环13E和内磁钢锁母14位于转盘7环形槽内壁径向外侧，并通过转盘7和内组件锁母15之间的螺纹配合固定安装在转盘7上。外上磁钢3A、外中上磁钢3B、外中磁钢3C、外中下磁钢3D、外下磁钢3E、内上磁钢11A、内中上磁钢11B、内中磁钢11C、内中下磁钢11D和内下磁钢11E均为钕铁硼合金或衫钴合金硬磁材料，且均为径向充磁，其充磁方向依次为：外S内N、外N内S、外S内N、外N内S、外S内N、外S内N、外N内S、外S内N、外N内S和外S内N或外N内S、外S内N、外N内S、外S内N、外N内S、外N内S、外S内N、外N内S、外S内N和外N内S。

图3为本发明技术解决方案的定子系统的剖视图，定子系统主要包括：定子骨架16、铝基板17、上恒流线圈18A、中上恒流线圈18B、中下恒流线圈18C、下恒流线圈18D、控制线圈19和环氧树脂胶20；定子骨架16的径向外侧下方为铝基板17，铝基板17通过定子骨架16下方的螺纹配合固定安装在定子骨架16上，上恒流线圈18A、中上恒流线圈18B、中下恒流线圈18C、下恒流线圈18D和控制线圈19分别绕制在定子骨架16径向外侧的凹槽内，从上至下依次为，上恒流线圈18A、中上恒流线圈18B、控制线圈19、中下恒流线圈18C和下恒流线圈18D，并通过环氧树脂胶20固化安装在定子骨架16上，环氧树脂胶20固化环境为常温真空环境，固化时间不低于72小时。

图4为本发明技术解决方案的外安装套1、外导磁环2、外上磁钢3A、外中上磁钢3B、外中磁钢3C、外中下磁钢3D、外下磁钢3E、外上隔磁环4A、外中上隔磁环4B、外中下隔磁环4C、外下隔磁环4D、外上顺磁环5A、外中上顺磁环5B、外中顺磁环5C、外中下顺磁环5D、外下顺磁环5E和外磁钢锁母6组成的组件剖视图，外安装套1位于外导磁环2、外上磁钢3A、外中上磁钢3B、外中磁钢3C、外中下磁钢3D、外下磁钢3E、外上隔磁环4A、外中上隔磁环4B、外中下隔磁环4C、外下隔磁环4D、外上顺磁环5A、外中上顺磁环5B、外中顺磁环5C、外中下顺磁环5D、外下顺磁环5E和外磁钢锁母6的径向外侧，外导磁环2位于外安装套1的径向内侧，外上磁钢3A、外中上磁钢3B、外中磁钢3C、外中下磁钢3D、外下磁钢3E、外上隔磁环4A、外中上隔磁环4B、外中下隔磁环4C和外下隔磁环4D均位于外导磁环2的径向内侧，从上至下依次为，外上磁钢3A、外上隔磁环4A、外中上磁钢3B、外中上隔磁环4B、外中磁钢3C、外中下隔磁环4C、外中下磁钢3D、外下隔磁环4D和外下磁钢3E，外上顺磁环5A、外中上顺磁环5B、外中顺磁环5C、外中下顺磁环5D和外下顺磁环5E分别位于外上磁钢3A、外中上磁钢3B、外中磁钢3C、外中下磁钢3D和外下磁钢3E的径向内侧，外磁钢锁母6位于外导磁环2、外下磁钢3E和外下顺磁环5E的轴向下方，外导磁环2、外上磁钢3A、外中上磁钢3B、外中磁钢3C、外中下磁钢3D、外下磁钢3E、外上隔磁环4A、外中上隔磁环4B、外中下隔磁环4C、外下隔磁环4D、外上顺磁环5A、外中上顺磁环5B、外中顺磁环5C、外中下顺磁环5D和外下顺磁环5E通过外磁钢锁母6与外安装套1之间的螺纹配合固定安装在外安装套1上。

图5为本发明技术解决方案的内安装套9、内导磁环10、内上磁钢11A、内中上磁钢11B、内中磁钢11C、内中下磁钢11D、内下磁钢11E、内上隔磁环12A、内中上隔磁环12B、内中下隔磁环12C、内下隔磁环12D、内上顺磁环13A、内中上顺磁环13B、内中顺磁环13C、内中下顺磁环13D、内下顺磁环13E和内磁钢锁母14组成的组件剖视图，内安装套9位于内导磁环10、内上磁钢11A、内中上磁钢11B、内中磁钢11C、内中下磁钢11D、内下磁钢11E、内上隔磁环12A、内中上隔磁环12B、内中下隔磁环12C、内下隔磁环12D、内上顺磁环13A、内中上顺磁环13B、内中顺磁环13C、内中下顺磁环13D、内下顺磁环13E和内磁钢锁母14的径向内侧，内导磁环10位于内安装套9的径向外侧，内上磁钢11A、内中上磁钢11B、内中磁钢11C、内中下磁钢11D、内下磁钢11E、内上隔磁环12A、内中上隔磁环12B、内中下隔磁环12C和内下隔磁环12D均位于内导磁环10的径向外侧，从上至下依次为，内上磁钢11A、内上隔磁环12A、内中上磁钢11B、内中上隔磁环12B、内中磁钢11C、内中下隔磁环12C、内中下磁钢11D、内下隔磁环12D和内下磁钢11E，内上顺磁环13A、内中上顺磁环13B、内中顺磁环13C、内中下顺磁环13D和内下顺磁环13E分别位于内上磁钢11A、内中上磁钢11B、内中磁钢11C、内中下磁钢11D和内下磁钢11E的径向外侧，内磁钢锁母14位于内导磁环10、内下磁钢11E和内下顺磁环13E的轴向下方，内导磁环10、内上磁钢11A、内中上磁钢11B、内中磁钢11C、内中下磁钢11D、内下磁钢11E、内上隔磁环12A、内中上隔磁环12B、内中下隔磁环12C、内下隔磁环12D、内上顺磁环13A、内中上顺磁环13B、内中顺磁环13C、内中下顺磁环13D和内下顺磁环13E通过内磁钢锁母14与内安装套9之间的螺纹配合固定安装在内安装套9上。

图6a为本发明技术解决方案的定子骨架16的剖视图，图6b为本发明技术解决方案的定子骨架16的三维结构示意图，其材料为耐高温高强度的聚酰亚胺材料，其下端螺纹用于与铝基板17螺纹配合固定安装，其径向外侧上端有5个凹槽，从上至下依次用于上恒流线圈18A、中上恒流线圈18B、控制线圈19、中下恒流线圈18C和下恒流线圈18D的缠绕。

本发明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。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明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发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。