【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种洛伦兹力磁轴承，尤其涉及一种双线圈三磁钢轴向洛伦兹力磁轴承。
技术介绍
1、随着我国航天技术的发展，航天器作为执行空间任务的重要载体，其姿态快速机动和高精度、高稳定度控制能力发挥作用愈加明显。磁悬浮轴承是一种新型轴承，采用磁悬浮轴承支撑的磁悬浮飞轮，具有无摩擦、无磨损、寿命长、刚度阻尼可调、可主动控制等优点，是高精度航天器的理想执行机构。
2、根据磁轴承构型的不同，可将其分为磁阻力构型和洛伦兹力构型，与磁阻力磁轴承相比，气隙磁阻和磁动势为恒值，气隙内的磁密和磁通不变，洛伦兹力磁轴承的电磁悬浮力与电流成正比，具有线性度好、控制精度高等优势，更适合用于磁悬浮陀螺飞轮旋转部件的高精度平动悬浮控制和偏转悬浮控制。现有技术中，授权专利zl201710714363.5所述的一种叠加效应的三自由度隐式洛伦兹力磁轴承，相对于传统的三自由度隐式洛伦兹力磁轴承，增加了六圈轴向充磁磁钢，使内隐式磁路和外隐式磁路在磁轴承气隙处叠加，提高了气隙间磁密均匀性，但增加了磁轴承系统的复杂程度，需要进一步考虑控制算法和设计问题，进而造成系统难以调整和维护。授权专利zl202311251308.9所述的一种用于储能飞轮的轴向磁轴承设计方法及轴向磁轴承，卸载线圈和控制线圈在单凹槽中，结构简单且成本较低，但由于两线圈处于同一凹槽，线圈之间相互干扰，且存在热量堆积、磁场分布不均影响，导致磁轴承的力学特性不稳定，降低性能和精度。
3、从而，如何在提高磁悬浮轴承单自由度控制精度、提高磁密均匀性和磁密大小的同时降低成本是本领域亟需解决
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种双线圈三磁钢轴向洛伦兹力磁轴承，以解决现有技术存在的问题，具有低功耗、高精度的优点。
2、本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：
3、本专利技术的双线圈三磁钢轴向洛伦兹力磁轴承，主要由转子组件和定子组件组成，转子组件主要包括：导磁环、内磁钢环、中磁钢环、外磁钢环、隔磁环；定子组件主要包括：内绕组、外绕组、外线圈支架、内线圈支架；转子组件的内磁钢环位于导磁环内部的径向外侧，内磁钢环、中磁钢环、外磁钢环同轴共圆心，内磁钢环与中磁钢环中间形成第一工作气隙，中磁钢环位于第一工作气隙径向外侧，中磁钢环与外磁钢环中间形成第二工作气隙，外磁钢环位于第二工作气隙径向外侧，导磁环外部位于外磁钢环和隔磁环径向外侧，隔磁环位于内磁钢环、中磁钢环、外磁钢环轴向下端，导磁环轴向下部位于隔磁环轴向下端；隔磁环轴向下部由五个同心圆环组成，各圆环径向相切，其中最内侧圆环、中间圆环、最外侧圆环轴向尺寸高于其他两环，从而形成两条同心凹槽，内磁钢环、中磁钢环、外磁钢环轴向下端面与隔磁环轴向上端面贴合，内磁钢环径向外侧与隔磁环径向内侧贴合并依托于径向内侧支架安装，中磁钢环径向外侧与隔磁环径向外侧贴合并依托于径向外侧支架安装，内磁钢环、中磁钢环、外磁钢环和隔磁环共同构成磁钢-隔磁环部件，磁钢-隔磁环部件位于导磁环内部；定子组件的内线圈支架位于第一工作气隙中，外线圈支架径向外部位于第二工作气隙中，外线圈支架、内线圈支架径向外侧端面各有一条环形竖直凹槽，内绕组绕制于内线圈支架凹槽中，构成“外绕组，内支架”结构，同理，外绕组绕制于外线圈支架凹槽中，构成“外绕组，内支架”结构，内绕组径向内环曲面与内线圈支架径向外环曲面贴合，外绕组径向内环曲面与外线圈支架径向外环曲面贴合，内线圈支架轴向上端面贴合于外线圈支架的轴向上部下端面，内绕组、外绕组、外线圈支架、内线圈支架同轴共圆心；定子组件的线圈平面垂直于磁钢环径向平面，环形绕组通电后，内外线圈沿径向穿过工作气隙并切割磁感线并产生电磁力，因左右线圈中电流穿过磁场方向相反，且左右工作气隙中磁场方向相反，内外工作气隙中均产生方向相同的力，通过调节线圈电流大小和方向，驱动转子组件沿轴向移动；
4、本专利技术的双线圈三磁钢轴向洛伦兹力磁轴承，转子组件的内磁钢环、中磁钢环、外磁钢环均为采用永磁合金材料的圆环磁钢，三磁钢环之间形成闭环磁通回路，并且每两个磁钢环之间形成高均匀性连续磁场，磁钢采用整环径向充磁，充磁厚度相等且充磁方向相同，其充磁方向为：径向外侧n内侧s，磁路中磁通依次通过内磁钢环、左侧内环绕组、中磁钢环、左侧外环绕组、外磁钢环、导磁环形成闭合回路，回路中磁场叠加，工作气隙磁密均匀性好，输出精度提高；
5、本专利技术的双线圈三磁钢轴向洛伦兹力磁轴承，转子组件的导磁环轴向剖面呈双凹字形，导磁环内部径向外侧曲面与内磁钢环和隔磁环径向内侧曲面紧密贴合，导磁环外部径向内侧与外磁钢环和隔磁环径向外侧曲面紧密贴合，导磁环轴向下部上端面与隔磁环轴向下端面紧密贴合；
6、本专利技术的双线圈三磁钢轴向洛伦兹力磁轴承，定子组件的外线圈支架、内线圈支架径向外端面凹槽深度与线圈绕组厚度相同，线圈绕组宽度与凹槽宽度尺寸相同，黄铜线圈采取并绕方式整齐胶装于内外线圈支架径向外端面凹槽构成内外环形绕组，线圈和磁钢之间间隙较小，使得磁路紧凑，有助于减小磁滞损耗，磁钢之间磁场耦合，使得系统具有较强的抗干扰能力和快速动态响应，适应各种复杂工况，所述线圈支架均为高强度陶瓷基复合材料；
7、由上述本专利技术提供的技术方案可以看出，本专利技术提供的双线圈三磁钢轴向洛伦兹力磁轴承，采用双环状、共转轴、径向充磁式磁钢，磁钢位于导磁环内部，减弱了磁极端部磁路边缘效应，提高了绕组区域磁密均匀性，磁钢采用整环结构，径向磁密几乎无变化，能够有效提高输出精度。
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1.一种双线圈三磁钢轴向洛伦兹力磁轴承，主要由转子组件和定子组件组成，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的双线圈三磁钢轴向洛伦兹力磁轴承，其特征在于：内磁钢环(2)、中磁钢环(3)、外磁钢环(4)均为采用永磁合金材料的圆环磁钢，三磁钢环之间形成闭环磁通回路，并且每两个磁钢环之间形成高均匀性连续磁场，磁钢采用整环径向充磁，充磁厚度相等且充磁方向相同，其充磁方向为：径向外侧N内侧S，磁路中磁通依次通过内磁钢环(2)、左侧内环绕组、中磁钢环(3)、左侧外环绕组、外磁钢环(4)、导磁环(1)形成闭合回路，回路中磁场叠加，工作气隙磁密均匀性好，输出精度提高。
3.根据权利要求1、2所述的双线圈三磁钢轴向洛伦兹力磁轴承，其特征在于：所述的导磁环(1)轴向剖面呈双凹字形，导磁环(1)内部径向外侧曲面与内磁钢环(2)和隔磁环(5)径向内侧曲面紧密贴合，导磁环(1)外部径向内侧与外磁钢环(4)和隔磁环(5)径向外侧曲面紧密贴合，导磁环(1)轴向下部上端面与隔磁环(5)轴向下端面紧密贴合。
4.根据权利要求1所述的双线圈三磁钢轴向洛伦兹力磁轴承，其特征在于：外线
...【技术特征摘要】
1.一种双线圈三磁钢轴向洛伦兹力磁轴承，主要由转子组件和定子组件组成，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的双线圈三磁钢轴向洛伦兹力磁轴承，其特征在于：内磁钢环(2)、中磁钢环(3)、外磁钢环(4)均为采用永磁合金材料的圆环磁钢，三磁钢环之间形成闭环磁通回路，并且每两个磁钢环之间形成高均匀性连续磁场，磁钢采用整环径向充磁，充磁厚度相等且充磁方向相同，其充磁方向为：径向外侧n内侧s，磁路中磁通依次通过内磁钢环(2)、左侧内环绕组、中磁钢环(3)、左侧外环绕组、外磁钢环(4)、导磁环(1)形成闭合回路，回路中磁场叠加，工作气隙磁密均匀性好，输出精度提高。
3.根据权利要求1、2所述的双线圈三磁钢轴向洛伦兹力磁轴承，其特征在于：所述的导磁环(1)...
【专利技术属性】
技术研发人员：王卫杰，李佰琦，王丽芬，任元，庞维坤，王宸宇，孙中昊，张舒迪，孙嘉诚，张玮安，席佳仪，王奕凡，
申请(专利权)人：中国人民解放军战略支援部队航天工程大学，
类型：发明
国别省市：
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