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(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106931035A(43)申请公布日2017.07.07(21)申请号201710259998.0(22)申请日2017.04.20(71)申请人北京航空航天大学地址100191北京市海淀区学院路37号(72)发明人韩邦成郑世强李海涛王坤乐韵(74)专利代理机构北京科迪生专利代理有限责任公司11251代理人杨学明顾炜(51)Int.Cl.F16C32/04(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图8页(54)发明名称一种永磁偏置低功耗球形磁悬浮轴承装置(57)摘要本发明公开了一种永磁偏置低功耗球形磁悬浮轴承装置,可作为动力学仿真平台、万向动量轮等系统的多自由度无接触支承装置,主要由上永磁偏置低功耗磁轴承、下永磁偏置低功耗磁轴承、位置传感器、辅助轴承、轴承座、磁悬浮转子及轴座等部件组成。由永磁偏置低功耗磁轴承装置中心向外依次为轴座、上永磁偏置低功耗磁轴承、下永磁偏置低功耗磁轴承、位置传感器和辅助轴承,在辅助轴承外侧为轴承座,磁悬浮转子处于整个装置的外侧。磁悬浮转子的内表面与上、下磁轴承外表面为同心球面,通过控制系统保持磁悬浮转子的中心位置不变,并保证磁悬浮转子具有三个旋转自由度。本发明通过永磁体提高偏置磁场。本发明具有功耗低、可靠性高和使用寿命长等优点。CN106931035ACN106931035A权利要求书1/1页1.一种永磁偏置低功耗球形磁悬浮轴承装置,由静止和转动两部分组成,其特征在于:静止部分包括上永磁偏置低功耗磁轴承(5)的静止部分、下永磁偏置低功耗磁轴承(6)的静止部分、辅助轴承(3)、位置传感器(4)、轴承座(2)、轴座(7)和锁紧螺母(8);转动部分包括磁悬浮转子(1),轴座(7)处于永磁偏置低功耗球形磁悬浮轴承装置的中部,由轴座(7)中部向外分别为上永磁偏置低功耗磁轴承(5)的静止部分、下永磁偏置低功耗磁轴承(6)的静止部分、位置传感器(4)、辅助轴承(3)和锁紧螺母(8),在辅助轴承(3)外侧为轴承座(2),上永磁偏置低功耗磁轴承(5)的静止部分和下永磁偏置低功耗磁轴承(6)的静止部分和位置传感器(4)分别与轴座(7)相连接,辅助轴承(3)通过锁紧螺母(8)固定在轴座(7)上,轴承座(2)与辅助轴承(3)连接,磁悬浮转子(1)处于整个装置外侧,轴承座(2)与磁悬浮转子(1)之间形成保护间隙,磁悬浮转子(1)的内表面与上永磁偏置低功耗磁轴承(5)定子磁极外表面、下永磁偏置低功耗磁轴承(6)定子磁极外表面和位置传感器(4)探头表面为同心球面,位置传感器(4)输出的电信号与外加控制器的输入端相连,该控制器的输出端分别与上永磁偏置低功耗磁轴承(5)和下永磁偏置低功耗磁轴承(6)的激磁线圈相连接,形成电的闭环回路,通过控制系统保持磁悬浮转子(1)的中心位置不变,并保证磁悬浮转子(1)具有三个旋转自由度。2.根据权利要求1所述的一种永磁偏置低功耗球形磁悬浮轴承装置,其特征在于:所述的上永磁偏置低功耗磁轴承(5)和下永磁偏置低功耗磁轴承(6)均为非机械接触的磁悬浮轴承,同时为磁悬浮转子(1)提供径向支承和轴向支承作用,省去了普通的轴向磁轴承。3.根据权利要求2所述的一种永磁偏置低功耗球形磁悬浮轴承装置,其特征在于:所述的非机械接触的磁悬浮轴承为永磁偏置、电磁控制的主动式磁悬浮轴承。4.根据权利要求2或3所述的一种永磁偏置低功耗球形磁悬浮轴承装置,其特征在于:上永磁偏置低功耗磁轴承(5)的定子磁极表面和下永磁偏置低功耗磁轴承(6)定子磁极表面均为球面形状。5.根据权利要求1所述的一种永磁偏置低功耗球形磁悬浮轴承装置,其特征在于:所述的两个轴承座(2)的外表面和磁悬浮转子(1)的内表面均为同心球面,两个轴承座(2)的外表面分别与磁悬浮转子(1)的内表面之间形成0.1-0.15mm的保护间隙。6.根据权利要求1所述的一种永磁偏置低功耗球形磁悬浮轴承装置,其特征在于:所述的两个位置传感器(4)分别具有四个探头,探头的探测面为球面。2CN106931035A说明书1/4页一种永磁偏置低功耗球形磁悬浮轴承装置技术领域[0001]本发明涉及磁悬浮轴承的技术领域,具体涉及一种永磁偏置低功耗球形磁悬浮轴承装置,可作为空间动力学仿真平台、三自由度转台、机器人关节、万向动量轮等系统的多自由度无接触支承装置。背景技术[0002]空间动力学仿真平台、机器人关节、三轴转台、万向动量轮等装置都要求具有多自由度运动能力,为减小这些装置的结构复杂性、体积和重量,并提高其使用寿命和可靠性(特别是工作在空间环境下的装置),所以迫切需求多自由度支承系统,尤其是球形支承机构。另外,球形电机技术的进步及其应用也受到了球形支承技术的限制。通过机械接触方式实现球形支承机构存在的主要缺点