一种旋转调制洛伦兹力磁轴承，主要包括：转子套筒、垫环、磁钢、隔磁环、锁母、线圈、定子骨架、气隙、定子安装盘、旋转调制转子轴承套、旋转调制轴承、旋转调制转子锁母、超声波电机转子、超声波电机定子、旋转调制定子轴承套和旋转调制定子锁母组成。由于洛伦兹力磁轴承的定子通过超声电机进行驱动，实现了定子的旋转，因此具有旋转调制功能，故可以消除陀螺转子旋转引入的陀螺漂移，大大提高了其实现角速率检测时的检测精度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种非接触磁悬浮轴承，特别是一种具有旋转调制功能的洛伦兹力磁轴承，可作为小型航天器中旋转部件的无接触支撑，特别适用于磁悬浮敏感陀螺的非接触支承。
技术介绍
随着航天技术的发展，卫星、空间站等航天器对于姿态控制的精度要求越来越高，传统机械偏置动量轮已经不能满足要求。磁悬浮偏置动量轮采用磁轴承支承，消除了机械轴承带来的磨损，提高了控制力矩的精度和稳定度。现有磁悬浮偏置动量轮中一般采用磁阻式磁轴承或洛伦兹力磁轴承，磁阻式磁轴承的电磁力与电流成平方关系，线性度较差，控制精度较低，洛伦兹力磁轴承的电磁力与电流为线性关系，控制精度较高。专利CN102303709B和论文《一种磁悬浮陀螺飞轮方案设计与关键技术分析》中均设计到洛伦兹力磁轴承，前者通过改变线圈中电流的大小和方向来控制两个径向偏转自由度，后者利用洛伦兹力与电流的线性关系来控制轴向力，但两者结构均较为复杂。另外，现有的磁悬浮偏置动量轮或者磁悬浮陀螺，如果要实现其作为敏感部件的检测功能，往往受限于环境干扰力矩导致其检测部件精度的降低。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题是:克服现有技术的不足，提供了一种消除了干扰的、且具有旋转调制功能的洛伦兹力磁轴承。本专利技术的技术解决方案是:一种旋转调制洛伦兹力磁轴承，其特征在于:其包括:转子套筒(I)、垫环(2)、上磁钢(3-1)、下磁钢(3-2)、隔磁环(4)、锁母(5)、左定子线圈(6-1)、前定子线圈(6-2)、右定子线圈(6-3)、后定子线圈(6-4)、定子骨架(7)、气隙(8)、定子安装盘(9)、旋转调制转子轴承套(10)、旋转调制轴承(11)、旋转调制转子锁母(12)、超声波电机转子(13)、超声波电机定子(14)、旋转调制定子轴承套(15)和旋转调制定子锁母(16)。其中垫环(2)位于转子套筒(I)凹槽的径向外侧上端，上磁钢(3-1)位于转子套筒(I)凹槽的径向外侧，垫环⑵的轴向下端，隔磁环⑷位于转子套筒(I)凹槽的径向外侧，上磁钢(3-1)的轴向下端，下磁钢(3-2)位于转子套筒(I)凹槽的径向外侧，隔磁环(4)的轴向下端，锁母(5)位于转子套筒(I)凹槽的径向外侧，下磁钢(3-2)的轴向下端，垫环(2)、上磁钢(3-1)、下磁钢(3-2)和隔磁环(4)通过锁母(5)的螺纹连接固定在转子套筒(I)上，左定子线圈(6-1)、前定子线圈(6-2)、右定子线圈(6-3)和后定子线圈(6-4)位于转子套筒(I)的凸台上，并通过环氧树脂胶固定在转子套筒(I)上，垫环(2)、上磁钢(3-1)、下磁钢(3-2)、隔磁环(4)和锁母(5)的径向内侧，通过定子骨架(7)在±X方向和±￥方向均布的四个凸台固定在定子骨架(7)上，垫环(2)、上磁钢(3-1)、下磁钢(3-2)、隔磁环(4)和锁母(5)与左定子线圈(6-1)、前定子线圈(6-2)、右定子线圈(6-3)和后定子线圈(6-4)之间留有一定的间隙，形成气隙(8)，定子骨架(7)与定子安装盘(9)通过螺钉固定连接，定子安装盘(9)的轴向外侧为旋转调制转子轴承套(10)，定子安装盘(9)与旋转调制转子轴承套(10)之间为过盈配合连接，旋转调制轴承(11)的内圈固定在旋转调制转子轴承套(10)上，旋转调制轴承(11)的外圈与旋转调制定子轴承套(15)过盈配合连接，定子安装盘(9)与超声波电机转子(13)固连，超声波电机转子(13)与超声波电机定子(14)通过压力固连，超声波电机定子(14)与旋转调制定子轴承套(15)过盈配合连接，旋转调制转子锁母(12)将旋转调制轴承(11)的内圈在轴向方向上固定在旋转调制转子轴承套(10)上，旋转调制定子锁母(16)将旋转调制轴承(11)的外圈在轴向方向上固定在旋转调制定子轴承套(15)上。所述的上磁钢(3-1)和下磁钢(3-2)为衫钴合金或钕铁硼合金材料。所述的左定子线圈(6-1)、前定子线圈(6-2)、右定子线圈(6-3)和后定子线圈(6-4)匝数均为100?200匝。所述的定子骨架(7)为耐高温高强度的聚酰亚胺材料。所述的气隙(8)大小为0.5mm?0.7mm。本专利技术的原理是:本专利技术依据的重要机理是磁轴承的定子旋转调制的机理，也就是说，通过周期性旋转洛伦兹力定子，使其敏感轴周期性变化，将被测信号(转子的角速率信号)调制到旋转周期载波上，由于陀螺漂移误差不随旋转载波周期变化，因此将该径向磁轴承用于敏感转子的角速率信息的时候，就可以通过解调和滤波来消除陀螺漂移引入导致的转子角速率信息的误差，故本专利技术的创新点就在于洛伦兹力的定子旋转，本专利技术采用超声电机实现这一功能，其中实现定子旋转的机构主要包括:定子安装盘(9)、旋转调制转子轴承套(1)、旋转调制轴承(II)、旋转调制转子锁母(12)、超声波电机转子(13)、超声波电机定子(14)、旋转调制定子轴承套(15)和旋转调制定子锁母(16)，其中定子骨架(7)与定子安装盘(9)通过螺钉固定连接，定子安装盘(9)的轴向外侧为旋转调制转子轴承套(10)，定子安装盘(9)与旋转调制转子轴承套(10)之间为过盈配合连接，旋转调制轴承(11)的内圈固定在旋转调制转子轴承套(10)上，旋转调制轴承(11)的外圈与旋转调制定子轴承套(15)过盈配合连接，定子安装盘(9)与超声波电机转子(13)固连，超声波电机转子(13)与超声波电机定子(14)通过压力固连，超声波电机定子(14)与旋转调制定子轴承套(15)过盈配合连接，旋转调制转子锁母(12)将旋转调制轴承(11)的内圈在轴向方向上固定在旋转调制转子轴承套(1)上，旋转调制定子锁母(16)将旋转调制轴承(11)的外圈在轴向方向上固定在旋转调制定子轴承套(15)上。将洛伦兹力磁轴承应用于提供X和y方向偏转力矩的磁悬浮飞轮系统中，通过超声电机使其旋转，可以实现消除X和y方向两自由度角速率的陀螺漂移，从而提高角速率的检测精度。本专利技术的方案与现有方案相比，主要优点在于:(I)本专利技术由于采用了洛伦兹力磁轴承，电磁力与电流之间为线性关系，提高了磁轴承的控制精度；(2)本专利技术的洛伦兹力磁轴承线圈沿圆周均布，使磁场具有较好的圆周均匀度，可以使得磁极中磁密更加均匀，不会导致局部磁密饱和的现象；(3)由于其定子通过超声电机进行驱动，实现了定子的旋转，因此具有旋转调制功能，故可以消除陀螺转子旋转引入的陀螺漂移，大大提高了检测精度。【附图说明】图1为本专利技术技术解决方案的一种旋转调制洛伦兹力磁轴承的剖视图；图2为本专利技术技术解决方案的洛伦兹力磁轴承结构图；图3为本专利技术技术解决方案的旋转调制部分结构图；图4为本专利技术技术解决方案的洛伦兹力磁轴承定子整体三维结构图。【具体实施方式】下面结合具体实施例对本专利技术的技术方案作进一步说明。如图1、图2和图3所示，一种旋转调制洛伦兹力磁轴承，其特征在于:主要包括:转子套筒(I)、垫当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种旋转调制洛伦兹力磁轴承，其特征在于：其包括：转子套筒（1）、垫环（2）、上磁钢（3‑1）、下磁钢（3‑2）、隔磁环（4）、锁母（5）、左定子线圈（6‑1）、前定子线圈（6‑2）、右定子线圈（6‑3）、后定子线圈（6‑4）、定子骨架（7）、气隙（8）、定子安装盘（9）、旋转调制转子轴承套（10）、旋转调制轴承（11）、旋转调制转子锁母（12）、超声波电机转子（13）、超声波电机定子（14）、旋转调制定子轴承套（15）和旋转调制定子锁母（16）；其中，垫环（2）位于转子套筒（1）凹槽的径向外侧上端，上磁钢（3‑1）位于转子套筒（1）凹槽的径向外侧，垫环（2）的轴向下端，隔磁环（4）位于转子套筒（1）凹槽的径向外侧，上磁钢（3‑1）的轴向下端，下磁钢（3‑2）位于转子套筒（1）凹槽的径向外侧，隔磁环（4）的轴向下端，锁母（5）位于转子套筒（1）凹槽的径向外侧，下磁钢（3‑2）的轴向下端，垫环（2）、上磁钢（3‑1）、下磁钢（3‑2）和隔磁环（4）通过锁母（5）的螺纹连接固定在转子套筒（1）上，左定子线圈（6‑1）、前定子线圈（6‑2）、右定子线圈（6‑3）和后定子线圈（6‑4）位于转子套筒（1）的凸台上，并通过环氧树脂胶固定在转子套筒（1）上，垫环（2）、上磁钢（3‑1）、下磁钢（3‑2）、隔磁环（4）和锁母（5）的径向内侧，通过定子骨架（7）在±X方向和±Y方向均布的四个凸台固定在定子骨架（7）上，垫环（2）、上磁钢（3‑1）、下磁钢（3‑2）、隔磁环（4）和锁母（5）与左定子线圈（6‑1）、前定子线圈（6‑2）、右定子线圈（6‑3）和后定子线圈（6‑4）之间留有一定的间隙，形成气隙（8），定子骨架（7）与定子安装盘（9）通过螺钉固定连接，定子安装盘（9）的轴向外侧为旋转调制转子轴承套（10），定子安装盘（9）与旋转调制转子轴承套（10）之间为过盈配合连接，旋转调制轴承（11）的内圈固定在旋转调制转子轴承套（10）上，旋转调制轴承（11）的外圈与旋转调制定子轴承套（15）过盈配合连接，定子安装盘（9）与超声波电机转子（13）固连，超声波电机转子（13）与超声波电机定子（14）通过压力固连，超声波电机定子（14）与旋转调制定子轴承套（15）过盈配合连接，旋转调制转子锁母（12）将旋转调制轴承（11）的内圈在轴向方向上固定在旋转调制转子轴承套（10）上，旋转调制定子锁母（16）将旋转调制轴承（11）的外圈在轴向方向上固定在旋转调制定子轴承套（15）上。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：赵航，缪存孝，潘双，韩天，张立元，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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