[发明专利]一种五自由度径向解耦锥形磁轴承

权利要求书

1.一种五自由度径向解耦锥形磁轴承，其特征在于：由定子部分和转 子部分组成，其中定子部分包括定子导磁环(1)、上锥形定子(2)、定子 隔磁环(3)、轴向上层线圈(4)、永磁体(5)、径向定子(6)、径向定 子隔磁环(7)、径向线圈(8)、下锥形定子(9)以及轴向下层线圈(10)， 转子部分包括上锥形转子(11)、转子导磁环(12)、径向转子铁心(13)、 转子隔磁环(14)、下锥形转子(15)，其中永磁体(5)的外侧为径向定 子(6)，径向定子(6)共有两个，沿圆周方向正交放置，两个径向定子(6) 之间有径向定子隔磁环(7)，径向定子(6)由定子齿(61)和定子导磁轭 (62)组成，径向定子齿上绕有径向线圈(8)，永磁体(5)的轴向上下两 侧均为定子隔磁环(3)，永磁体(5)与定子隔磁环(3)的径向内侧为定 子导磁环(1)，定子导磁环(1)的上下两端分别为上锥形定子(2)和下 锥形定子(9)，径向定子(6)的外侧为径向转子铁心(13)，径向定子(6) 和径向转子铁心(13)之间为径向磁气隙(16)，径向转子铁心(13)上下 两侧为转子隔磁环(14)，转子导磁环(12)安装在径向转子铁心(13)和 转子隔磁环(14)的径向外侧，并将上锥形转子(11)和下锥形转子(15) 连起来，形成磁通路，上锥形定子(2)的外侧为上锥形转子(11)，上锥 形定子(2)和上锥形转子(11)之间为上锥形气隙(17)，下锥形定子(9) 的外侧为下锥形转子(15)，下锥形定子(9)和下锥形转子(15)之间为 下锥形气隙(18)，上锥形定子(2)和下锥形定子(9)沿圆周方向分别均 匀分布有四个磁极，其相对位置与径向定子(6)的四个磁极沿圆周方向的 分布一致，上锥形定子(2)的四个磁极上绕有轴向上层线圈(4)，下锥形 定子(9)的四个磁极上绕有轴向下层线圈(10)。

2.根据权利要求1所述的五自由度径向解耦锥形磁轴承，上锥形定子 (2)和下锥形定子(9)的锥面倾斜角为120～140°，使锥面法线方向与绕转 子质心扭转力臂方向垂直。

3.根据权利要求1所述的五自由度径向解耦锥形磁轴承，其特征在于： 所述径向定子隔磁环(7)的厚度为2mm～4mm。

4.根据权利要求1所述的五自由度径向解耦锥形磁轴承，其特征在于： 所述永磁体(5)沿周向方向分为互不相连的四块，各永磁体块均为沿径向 充磁，分别位于径向定子(6)的四个定子齿(61)的径向内侧，且各永磁 体(5)的周向跨距与径向定子(6)的定子齿(61)的周向跨距相同，均为 60°～80°圆心角。

5.根据权利要求1所述的五自由度径向解耦锥形磁轴承，其特征在于： 所述的径向磁气隙(16)大小为0.3mm～0.8mm，上锥形气隙(17)和下锥 形气隙(18)的大小为0.4mm～0.85mm。

6.根据权利要求1所述的五自由度径向解耦锥形磁轴承，其特征在于： 所述的径向转子铁心(13)采用1J50或非晶中的任意一种叠压制成，定子 导磁环(1)和转子导磁环(12)均采用1J22棒材或电工纯铁中的任意一种 制成。

7.根据权利要求1所述的五自由度径向解耦锥形磁轴承，其特征在于： 所述的径向转子铁心(13)轴向长度比径向定子齿(61)轴向长度大3～6mm， 上锥形转子(11)和下锥形转子(15)轴向长度比上锥形定子(2)和下锥 形定子(9)的轴向长度大5～8mm。