[发明专利]陀螺仪稳定器

说明书

一种陀螺仪稳定器(1)，其包括布置为围绕自旋轴线(s)旋转的转子(3)，以及定子(2)，其中，所述转子(3)和所述定子(2)分别包括转子组件和定子组件(31，21)。所述转子组件(31)相对于所述自旋轴线(s)布置在所述定子组件(21)的径向外部，其中，所述转子组件和/或所述定子组件(31、21)包括磁体，所述磁体具有在所述自旋轴线(s)的方向上的磁性轴线。

技术领域

本发明涉及用于稳定船只和船舶的技术。更具体地，本发明涉及一种具有可以用于抵制横摇运动的磁性轴承的陀螺仪稳定器。

背景技术

现有技术的船用陀螺仪稳定器根据已建立的稳定船只或船舶的横摇运动的原理、并通过利用来自具有万向节结构的自旋飞轮或转子的陀螺仪稳定器的抵制扭矩来工作。

当陀螺仪稳定器布置在船或船只中时，其定位为与飞轮自旋轴线、万向节轴线和船横摇轴线正交，其中，船横摇轴线在船的纵向方向上。自旋的飞轮的角动量是守恒的物理量，当船只摇动时，飞轮将进动(precess)，以保持角动量。进动将产生抵制船体上的横摇扭矩的稳定扭矩，从而使陀螺仪稳定器趋于扶正船只。

在进动期间，即，当陀螺仪正在进动以抵制横摇时，飞轮角度将相对于船体变化，导致偏航和/或俯仰方向上的扭矩分量。然而，船通常可以抵抗俯仰和偏航旋转，但是随着飞轮角度的增大，横摇稳定效率会降低。

这样的陀螺仪横摇稳定器的示例在US20050076726A1和US2005274210A1中提出。稳定器包括飞轮或转子、被构造为使飞轮围绕自旋轴线自旋的飞轮驱动电机、被构造为允许飞轮围绕万向节轴线进动的万向节结构、以及用于向飞轮施加围绕万向节轴线的扭矩的装置。飞轮和万向节结构被构造为使得当安装在船只上时，稳定器抑制船只的横摇运动。连接到旋转轮轴的电动机将转子加速到所需的旋转速度。飞轮可以安装在真空室中，以减少空气阻力。第一个参考指示转子可以以10000rpm或更高的速度旋转。

然而，如WO2007095403A2中所获知的，以高旋转速度运行的重型飞轮由承受高轴向和径向载荷的轴承支撑。结果是，这些轴承会产生大量的摩擦生热，必须将其消散，以避免危险的热积聚。

CN102381452A示出了一种用于船只的陀螺仪稳定器，其中，当将转子旋转到高速时使用机械齿轮，以减小稳定器的尺寸。

结果是，高旋转速度与轴承的高磨损和缩短的寿命有关。因此，其很难进一步提高旋转速度，并且必须使陀螺仪变大，以保持低旋转速度，同时实现足够大的陀螺仪进动。

US3888553公开了一种悬浮磁性装置，其中，转子被磁性支撑。然而，这种类型的解决方案不能很好地适应于处理由于船中的横摇运动而产生的大扭矩，并且不能很好地提供相反指向的扭矩来使船只稳定。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的问题，并且公开一种改进的陀螺仪稳定器和一种陀螺仪稳定器系统。

为了利用更紧凑的陀螺仪稳定器来实现所需的稳定效果，飞轮应该优选地使其大部分质量沿着其圆周或轮缘定位。如果可以提高旋转速度，则可以减小飞轮的重量和尺寸，但是在现有技术中，例如由于轴承的负荷和磨损，导致这很困难。

解决上述问题的本发明是根据独立权利要求的陀螺仪稳定器。

根据本发明的实施方式的陀螺仪稳定器可以获得以下技术效果；

由于转子的旋转速度可以增大而不增大磨损和减少滚珠轴承的寿命，因此陀螺仪稳定器可以制造得比现有技术的稳定器更紧凑。

由于陀螺仪稳定器可以以更高的旋转速度旋转，因此可以减小转子直径，并且使转子开始自旋所需的扭矩更小。

陀螺仪稳定器可以具有比现有技术的陀螺仪稳定器更高的可靠性和能量效率。

因此，可以降低操作成本。