一种外转子洛伦兹力轴向磁轴承的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种非接触外转子洛伦兹力轴向磁轴承，尤其涉及一种外转子洛伦兹力轴向磁轴承。
【背景技术】
[0002]磁悬浮轴承分为磁阻式磁轴承和洛伦兹力磁轴承，前者通过改变气隙或磁动势的大小，来改变磁极面处的磁密和磁通，从而控制电磁力的大小和方向，后者的气隙不变，通过改变绕组电流大小和方向，控制线圈中安培力的大小和方向。对于磁阻式磁轴承，其磁密与控制电流成正比，电磁力与磁密的平方成正比，磁阻式磁轴承的电磁力与控制电流成平方关系，经线性化处理后其线性范围较窄，控制精度较低。相比之下，洛伦兹力磁轴承磁动势和气隙大小不变，即气隙内的磁密不变，安培力只与电流有关，且成线性关系，因此洛伦兹力磁轴承具有很好的线性度，控制精度较高。授权专利201110253688.0所述的一种大力矩磁悬浮飞轮采用一种两自由度偏转洛伦兹力磁轴承，通过控制沿圆周均匀放置于定子骨架内的四个线圈电流的大小和方向，实现了飞轮径向两个自由度的偏转控制，但没有实现轴向平动悬浮。论文《一种磁悬浮陀螺飞轮方案设计与关键技术分析》所述的磁悬浮陀螺飞轮，在授权专利201110253688.0所述的两自由度偏转洛伦兹力磁轴承的基础上，增加两个整环线圈用于飞轮转子平动控制。由于气隙内增加了两个环形线圈，导致气隙增加，在相同的永磁磁动势下，气隙内的磁密大幅下降，从而降低了线圈电流产生的安培力的大小和洛伦兹力磁轴承的支承刚度，增加了整机功耗。此外，磁阻式磁轴承的气隙大小一般为0.2?0.35mm，气隙内的磁密大小一般为1.0?1.4T，且悬浮电磁力与磁密的平方成正比，其较小的电流就能产生较大的悬浮电磁力，功耗较低。由于洛伦兹力磁轴承气隙较大，一般为4?6mm，气隙内永磁体产生的磁密大小一般为0.2?0.4T，且悬浮安培力与磁密成正比，即需要较大电流才能输出一定的悬浮力，因此功耗较大，产生的热量也相应较大。尤其当采用洛伦兹力磁轴承承重或输出偏转力矩时，线圈电流更大，产生的热量更多，过多的热量会导致洛伦兹力磁轴承温度急剧升高，从而易导致线圈固化胶熔化、线圈绝缘漆熔化短路等事故的发生。由于存在上述缺陷，现有洛伦兹力磁轴承在磁悬浮动量轮和磁悬浮陀螺仪的应用中，存在功耗大且不易散热的缺点。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型的目的是提供一种结构简单、散热性好、线性度好、带宽高的外转子洛伦兹力轴向磁轴承。
[0004]本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的:
[0005]本实用新型的外转子洛伦兹力轴向磁轴承，主要由定子系统和转子系统两部分组成，定子系统主要包括:骨架、上绕组、下绕组、环氧树脂胶、导磁座和定子锁母；
[0006]转子系统主要包括:上磁钢、下磁钢、隔磁环、导磁环、转子锁母和套筒；
[0007]骨架外壁内有上下两个环形槽，上绕组和下绕组分别缠绕在骨架的上环形槽和下环形槽内，并通过环氧树脂胶固化在骨架上，导磁座位于骨架的径向内侧，定子锁母位于骨架的上端，骨架位于导磁座的径向外侧上方，并通过定子锁母固定安装在导磁座上，上磁钢位于上绕组的径向外侧，下磁钢位于下绕组的径向外侧，隔磁环位于上磁钢和下磁钢间，导磁环位于上磁钢、下磁钢和隔磁环的径向外侧，转子锁母位于上磁钢、下磁钢、隔磁环和导磁环下方，套筒位于上磁钢、下磁钢、隔磁环、导磁环和转子锁母的径向外侧，转子锁母通过与套筒的螺纹连接将上磁钢、下磁钢、隔磁环和导磁环固定在套筒的径向内侧，上磁钢、下磁钢和隔磁环与上绕组和下绕组留有一定的间隙，形成空气气隙。
[0008]由上述本实用新型提供的技术方案可以看出，本实用新型实施例提供的外转子洛伦兹力轴向磁轴承，由于采用了单边外圈磁钢结构，与传统双边磁钢洛伦兹力轴向磁轴承相比，减少了内圈磁钢的使用，结构更加简单，结构可靠性更高。同时相比将绕组固化在非金属材料(导热性差)的骨架上的结构方案，该结构将绕组直接安装在定子导磁座上，更有利于绕组热量的散发，降低磁轴承的温升，从而提高磁轴承可靠性。可作为空间用磁悬浮动量轮和磁悬浮陀螺仪等旋转部件的无接触支承，降低磁轴承悬浮工作时的温升。
【附图说明】
[0009]图1为本实用新型实施例中外转子洛伦兹力轴向磁轴承的剖视图；
[0010]图2为本实用新型实施例中定子系统的剖视图；
[0011]图3为本实用新型实施例中转子系统的剖视图；
[0012]图4a为本实用新型实施例中骨架、上绕组、下绕组和环氧树脂胶固化装配后组件的剖视图；
[0013]图4b为本实用新型实施例中骨架、上绕组、下绕组和环氧树脂胶组件固化镗内孔后的剖视图；
[0014]图5a为本实用新型实施例中骨架在与上绕组、下绕组和环氧树脂胶固化装配前的零件剖视图；
[0015]图5b为本实用新型实施例中骨架在与上绕组、下绕组和环氧树脂胶固化装配前的零件三维结构示意图。
【具体实施方式】
[0016]下面将对本实用新型实施例作进一步地详细描述。
[0017]本实用新型的外转子洛伦兹力轴向磁轴承，其较佳的【具体实施方式】是:
[0018]如图1所示，主要由定子系统和转子系统两部分组成，定子系统主要包括:骨架1、上绕组2A、下绕组2B、环氧树脂胶3、导磁座4和定子锁母5 ;转子系统主要包括:上磁钢6A、下磁钢6B、隔磁环7、导磁环8、转子锁母9和套筒10 ;骨架I外壁内有上下两个环形槽，上绕组2A和下绕组2B分别缠绕在骨架I的上环形槽和下环形槽内，并通过环氧树脂胶3固化在骨架I上，导磁座4位于骨架I的径向内侧，定子锁母5位于骨架I的上端，骨架I位于导磁座4的径向外侧上方，并通过定子锁母5固定安装在导磁座4上，上磁钢6A位于上绕组2A的径向外侧，下磁钢6B位于下绕组2B的径向外侧，隔磁环7位于上磁钢6A和下磁钢6B间，导磁环8位于上磁钢6A、下磁钢6B和隔磁环7的径向外侧，转子锁母9位于上磁钢6A、下磁钢6B、隔磁环7和导磁环8下方，套筒10位于上磁钢6A、下磁钢6B、隔磁环7、导磁环8和转子锁母9的径向外侧，转子锁母9通过与套筒10的螺纹连接将上磁钢6A、下磁钢6B、隔磁环7和导磁环8固定在套筒10的径向内侧，上磁钢6A、下磁钢6B和隔磁环7与上绕组2A和下绕组2B留有一定的间隙，形成空气气隙11。
[0019]所述的骨架I为耐高温高强度的聚酰亚胺材料。
[0020]所述的导磁座4为高导热性的电工纯铁DT4C或1J22块材材料。
[0021 ] 所述的上磁钢6A和下磁钢6B为衫钴合金或钕铁硼合金材料。
[0022]所述的导磁环8为电工纯铁DT4C或1J22块材材料。
[0023]所述的上磁钢6A和下磁钢6B大小形状相同，充磁方向均为径向充磁，且充磁方向相反。
[0024]所述的环氧树脂胶3为双组份胶水，两种胶水比例为1:2。
[0025]所述的环氧树脂胶3固化在常温真空环境下进行，固化时间不低于24小时。
[0026]图2为本实用新型中定子系统的剖视图，上绕组2A和下绕组2B分别缠绕在骨架I的上环形槽和下环形槽内