CN108282069B - 超低速单元式拼接盘式磁悬浮力矩电机 - Google Patents

Abstract

超低速单元式拼接盘式磁悬浮力矩电机，包括有基座、一对单元式拼接盘式直接驱动电机，其特征在于，该装置具有一个呈旋转对称的中央旋转体及约束该旋转体轴向、径向运动的一对锥形主动式偏置磁悬浮轴承，实现旋转轴的磁悬浮支撑，同时，设有相应的一对径向保护轴承、一对轴向保护轴承和位置反馈系统，在此基础上，通过一对单元式拼接盘式直驱电机冗余或同步的驱动该中央旋转体。本发明将直驱电机、磁悬浮轴承、轴向与径向保护轴承、反馈与制动系统集成于一体，结构简单紧凑，具有高度集成性，提高了空间利用率，可有效降低机械加工成本与功率电子器件成本，提高产品的竞争性。

Description

超低速单元式拼接盘式磁悬浮力矩电机

技术领域

本发明涉及一种单元式拼接盘式力矩电机驱动的磁悬浮旋转装置，具体涉及一种超低速单元式拼接盘式磁悬浮力矩电机，同时集成锥形主动式偏置磁悬浮轴承，设计的高精度磁悬浮旋转轴。可用于天文仪器的跟踪主轴，也可以用于雷达跟踪、航天测控仿真平台等领域。本发明为下列项目的研究成果：国家自然基金面上项目（项目编号：11573046，11273039）、中国科学院天文专项项目（C-113)。

背景技术

大型天文仪器、航天器测控仿真平台等都是高精度设备，要求摩擦力矩小，传动机构刚度高，动态响应快，旋转精度高。传统旋转轴一般为采用液压静压轴承和机械轴承支承，液压静压轴承在结构设计上非常复杂，加工制造精度要求非常高，机械轴承精度很难满足大型天文仪器的精度要求。机械轴承支承的旋转轴还存在摩擦力矩大，非线性严重，功耗大，低速爬行等缺点，对于大型天文仪器而言，问题更明显。磁悬浮支撑具有非接触，无摩擦，精度高，低功耗，机械装配要求低等优点，且可与电机集成化设计，简化结构，降低成本。常规的磁悬浮轴承系统一般采用两个径向电磁轴承和一个轴向电磁轴承来控制旋转轴的五个自由度，占有相当的空间，结构复杂。本发明提出了一种单元式、拼接盘式直驱电机，集成锥形主动式偏置磁悬浮轴承，同时实现了旋转轴磁悬浮支撑和直接驱动。满足了旋转装置摩擦力矩小、传动刚度高、动态响应快、功耗低、旋转精度高的技术要求，该设计结构紧凑，可靠性高，免维护，加速性能优异，无振荡，在大型天文仪器、雷达、航天器测控平台等对可靠性、精度、承载等要求极高的应用场合有着广泛的应用前景。

发明内容

本发明的目的是提出一种相对于现有技术状况而言应用范围更加广泛的单元式拼接盘式电机，同时，集成锥形主动式偏置磁悬浮轴承，实现了一种磁悬浮直接驱动旋转轴。本发明装置主要由角位移反馈系统、锥形主动式偏置磁悬浮轴承、单元式拼接盘式电机、轴向保护轴承、径向保护轴承、旋转轴、基座等组成。且满足以下技术要求：易于加工、装配，运输，维护成本低，承载能力强、无摩擦，低功耗，传动效率高，回转定位精度高、超低速运转时无爬行。

完成上述发明任务的技术方案是：一种超低速单元式拼接盘式磁悬浮力矩电机，主要包括基座、一对单元式拼接盘式直接驱动电机、一对锥形主动式偏置磁悬浮轴承及轴向、径向保护轴承。其特征在于，该装置具有一个呈旋转对称的中央旋转体及约束该旋转体轴向、径向运动的一对锥形主动式偏置磁悬浮轴承，实现旋转轴的磁悬浮支撑，同时，设计有相应的一对径向保护轴承、一对轴向保护轴承和位置反馈系统，在此基础上，通过一对单元式拼接盘式直驱电机冗余或同步的驱动该中央旋转体。

所述的一对单元式拼接盘式直接驱动电机、一对锥形主动式磁悬浮轴承、一对径向保护轴承、一对轴向保护轴承相对于旋转轴轴向中心对称布置。工作前先进行锥形主动式磁悬浮轴承初始化，根据轴向、径向锥形主动式磁悬浮轴承传感器标定的位置，初始化控制电流或电压，控制旋转轴的位置，工作时，旋转轴需要转动或者转动某个角度时，由控制器控制单元式拼接盘式直接驱动电机执行系统指令。

所述单元式拼接盘式直驱电机为三相永磁力矩电机，被设计成2L（L=1，2，3，4……）个最小单元电机，2L个最小单元可以灵活自由组合成P个单元电机，根据型号大小，优选结构组合P=1，2，3，4，……。具体实施实例中，P=4，各个独立的单元电机可以单独作为一个电机运行，也可以协同同步运行。根据一种优选设计方案，左右两套单元式拼接盘式永磁同步力矩电机各有4个定子单元，各自共用一个转子，可以独立或者协同的驱动旋转轴4旋转。每个所述的直接驱动（单元）电机都包括一个与所述中央旋转圆柱体（旋转轴5）抗扭、刚性地连接在一起的附件（转子）和可通电的基件（定子单元）。附件（转子）参照图7中的2-8，2-9，2-10，2-11；可通电的基件（定子单元）参照图7中的2-1，2-2，2-3，2-4，2-5，2-6，2-7。

所述的单元式拼接盘式直驱电机，其转子由p个N极和p个S极（p=1，2，3，…）交替均布的分组在转子轴上；每个磁极的永磁体采用单元式结构；每个磁极由m（m=1，2，3，…）个等长同极性的永磁体组成，并采用减小齿槽效应的设计；该m个等长同极性的永磁由自动涂胶装配机构按N、S极交替进行的方式均匀的装配在电机转子轴上；永磁铁外面设计了保护装置，保护永磁体。

所述的单元式拼接盘式直驱电机，作为实例一个具体实现，电机转子由128个N极和128个S极交替均布的分布在转子轴上；每个磁极的永磁体采用单元式结构；整个转子由16个转子单元组成，每个转子单元交替均布了8个N极和8个S极永磁体2-10，每个磁极由2个等长同极性的永磁体组成，并采用减小齿槽效应的设计；该2个等长同极性的永磁按N、S极交替进行的方式均匀粘结在转子导磁环（板）上；永磁体2-10外面安装有不锈钢保护罩，通过螺钉固定在转子导磁环（板）上。

所述单元式拼接盘式直驱电机，其定子采用单元式拼接结构设计，每个独立完整的定子单元由若干个最小定子绕组单元组合组成；可以有2M（M=1，2，3，4,……）个独立的定子单元均布在同一圆周上，各个独立的定子单元可以单独作为一个电机运行，也可以协同同步运行。所述的单元式拼接式结构设计是指每个独立定子单元（电机）（参照图10-图13，图14）都由最小定子绕组单元通过定位结构，更具体的讲一种凸凹槽定位结构，装配而成；每个绕组单元的定子铁芯3-2由矽钢片通过级进模一次冲压而成，每个内部单元的齿槽采用了用于减小齿槽效应结构；而每个完整定子单元最外侧的绕组单元，则采用了减少端面效应的设计。定子铁芯与定子绕组之间通过绝缘隔离罩绝缘。

本发明采用减少端面效应的设计，具体是指在定子单元的最外层的两个定子绕组的矽钢片上设计了如图14-1、图14-2有利于的磁力线闭合的回路结构。

对于中央旋转部件的驱动部分通过电动直接驱动实现，尤其通过直接驱动永磁同步力矩电机实现，优选单元式盘式拼接永磁同步力矩电机直接驱动中央旋转部件（旋转轴）。其中，每一个盘式直接驱动装置的可通电基件（定子单元）通过连接件与基座刚性连接。电机转子部件被构造成包含永磁铁励磁的附件，与中央旋转部件（旋转轴）通过连接件刚性的连接在一起，用于探测角度和/或相位位置的（传感）装置有利的轴向上设置在附件之间。

所述的电机转子由n个N极和n个S极（n=1,2,3,…）交替均布的分组在转子轴上；每个磁极的永磁体采用单元式结构；每个磁极由m（m=1,2,3,…）个等长同极性的永磁体组成，并采用减小齿槽效应的设计；该m个等长同极性的永磁由自动涂胶装配机构按N、S极交替进行的方式均匀的装配在电机转子轴上；永磁铁外面设计了不锈钢保护装置。

为了提高系统的可靠性。拼接式盘式直接驱动电机采用了对称的双冗余结构，既实现了轴向作用力的对称性，又可以通过双冗余控制系统实现某套控制系统出现故障时，另一套系统仍能够正常工作。正常工作时，两余度同时工作，当某一余度出现故障时，系统切除发生故障的余度，启用单余度方式。

重复地说：本电机采用双余度系统，作为优选方式，采用热备份控制方式。即在正常情况下两余度同时工作，当某一余度出现故障时，系统切除发生故障的余度，启用单余度方式。

为了实现中央旋转部件（旋转轴）绕中心旋转，设计的锥形主动式偏置磁悬浮轴承代替径向磁悬浮轴承和轴向磁悬浮轴承。所述的锥形主动式偏置磁悬浮轴承非机械接触轴承。可以是永磁偏置的、电磁控制的主动式磁悬浮轴承或二者相结合的混合轴承，根据设计方案，锥形主动式偏置磁悬浮轴承采用单元化设计，被设计成2R（R=1，2，3，4，……）个最小单元，2R个最小单元可以灵活自由组合成T个单元，成对均布于中央圆柱体的圆周上，优选结构T=1，2，3，4，……。

为了对锥形主动式偏置磁悬浮轴承进行有效控制，它还包括传感器检测系统，该系统包括磁悬浮轴承轴向位移传感器、磁悬浮轴承径向位移传感器。磁悬浮轴承径向位移传感器位于其中一个盘式电机的右侧并安装在位于定子外壳端盖上的支架上，磁悬浮轴承轴向位移传感器安装在位于磁悬浮轴承端盖的轴向支架上。磁悬浮轴承轴向位移传感器用于检测锥形主动式偏置磁悬浮轴承轴向的位移，磁轴承径向位移传感器用于检测锥形主动式偏置磁悬浮轴承径向的位移。根据检测的偏差，实时控制径向主动式磁悬浮轴承，确保中央圆柱体回转中心轴在规定的精度空间之内。

所述的锥形主动式偏置磁悬浮轴承的锥形角α类似于角接触轴承的接触角，其大小可根据轴向和径向承载能力的进行设计。

为了实现中央旋转部件（旋转轴）绕中心旋转，设计的保护轴承，保护整个装置受到较大的外载荷冲击或者锥形主动式偏置磁悬浮轴承失效时不受破坏。其中径向保护轴承尤其是滚动轴承。球轴承以及滚子轴承都可以考虑作为滚动保护轴承。在所有情况中，为了实现旋转轴的无摩擦悬浮，保护滚动轴承的滚珠或滚轮与唯一的中央旋转部件（旋转轴）上的一个圆柱形表面保持相同的间距，且小于径向磁悬浮轴承的气隙。

角位移传感器用于实现旋转轴的精密位置控制和速度控制。可以安装中央旋转部件（旋转轴）内侧圆柱面上，也可以安装在外侧圆柱面上。角位移传感器可以选择增量式传感器，也可以选择绝对式传感器。根据一种优选的实施方式，角位移传感器增量式传感器，角位移传感器通过粘性连接介质固定在中央旋转部件（旋转轴）设计好的凹槽内。可选的方式，为构造冗余系统，提高系统的精度，角位移传感器配有p（p=2，4，8）个信号读取装置。角位移信号经过控制器的处理后，用于旋转轴的位置、速度控制。

本发明的优点在于，采用对称的单元式拼接盘式直接驱动电机，集成锥形主动式偏置磁悬浮轴承，设计的磁悬浮直接驱动旋转轴，既消除了机械轴承的摩擦力矩，又提高了控制精度，减小了转台系统的功耗，超低速运转时无爬行现象，整体装置可靠性高、故障率低。另外，本发明设计的结构易于加工、装配，运输，维护成本低，承载能力强、回转定位精度高，具有良好的抗振性能和制动控制误差补偿的作用。

附图说明

图1.单个使用时单元式拼接盘式电机驱动的磁悬浮旋转轴整体剖面图；

图2. 轴向锥形主动式磁悬浮轴承传感器剖面图；

图3. 轴向角位置传感器剖面图；

图4. 电磁制动器结构原理面图；

图5.轴向保护轴承整体结构图；

图6. 轴向传感器安装原理图；

图7. 径向保护轴承及盘式直接驱动电机结构原理图；

图8.锥形主动式磁悬浮轴承机构原理图；

图9. 角位置传感器安装机构原理图；

图10-1、图10-2分别为定子拼接盘式直接驱动电机结构原理图；

图11-1、图11-2分别为定子拼接盘式直接驱动电机结构原理图；

图12-1、图12-2分别为定子拼接盘式直接驱动电机结构原理图；

图13-1、图13-2分别为定子拼接盘式直接驱动电机结构原理图；

图14-1、图14-2分别为最小定子单元结构原理图。

具体实施方式

彼此一致或者功能相同的部件在所有图示中皆以同一标记标识。

如图1-图5所示，本发明的单元式拼接盘式直驱电机及其磁悬浮旋转轴主要由底座1、单元式拼接盘式直接驱动电机5，8、锥形主动式磁悬浮轴承2，6、径向保护轴承9，10、轴向保护轴承3，7、旋转轴5、轴向锥形主动式磁悬浮轴承传感器11、轴向锥形主动式磁悬浮轴承传感器12，角位移传感器13组成。负载安装在旋转轴4上，工作前先进行初始化，锥形主动式磁悬浮轴承2，6初始化，根据轴向、径向锥形主动式磁悬浮轴承传感器11，12标定的位置，初始化控制电流，控制旋转轴的位置，工作时，旋转轴需要转动或者转动某个角度时，由控制器控制单元式拼接盘式直接驱动电机5，8执行系统指令。

所述的单元式拼接盘式永磁同步力矩电机，根据设计方案，所述的单元式盘式拼接永磁同步力矩电机被设计成2L（L=1，2，3，4……）个最小单元电机，2L个最小单元可以灵活自由组合成P个单元电机，根据型号大小，优选结构组合P=1，2，3，4。，各个独立的定子单元可以单独作为一个电机运行，也可以协同同步运行。根据一种优选设计方案，本装置中，左右两套单元式盘式拼接永磁同步力矩电机5，8各有4个定子单元，各自共用一个转子，可以独立或者协同的驱动旋转轴4旋转。

所述的拼接式单元式结构设计具体是指每个独立绕组都由最小定子绕组单元通过定位结构，更具体的讲，最小定子单元（电机）主要由定子外壳2-1、定子铁芯固定板2-2、定子铁芯2-3、固定螺栓2-4、定子绕组2-5、环氧树脂2-6、磁气隙2-7、永磁体保护罩2-8、转子导磁环（板）2-9、永磁体2-10、紧定螺钉2-11组成。256块永磁体2-10通过环氧树脂均布黏贴在转子导磁环（板）2-9上，为了防止永磁体2-10脱落，在永磁体2-10外表面安装了不锈钢保护罩2-8，该保护罩通过连接部件紧固到转子导磁环（板）2-9上，电机转子通过连接件2-11刚性连接到旋转轴4上。

最小定子单元（电机）的定子铁芯2-3设计有凸凹槽结构，根据具体型号的设计要求，若干个最小单元通过凸凹槽定位结构装配为一个完整的定子单元（电机）5，8；每个绕组单元的定子铁芯由矽钢片通过级进模一次冲压而成，作为本专利的一个实例，但不限于此，每个绕组定子铁芯单元2-3由400片0.3mm矽钢片通过级进模一次冲压而成，定子铁芯2-3与定子绕组2-5之间通过绝缘隔离罩绝缘。

每个内部单元的齿槽采用了用于减小齿槽效应结构；而每个完整定子单元最外侧的绕组单元，则采用了减少端面效应的设计，具体是指在定子单元的最外层的两个定子绕组的矽钢片上设计了有利于的磁力线回路结构，如图14-1、图14-2所示。

电机转子由n个N极和n个S极（n=1，2，3，…）交替均布的分组在转子轴上；每个磁极的永磁体采用单元式结构；每个磁极由m（m=1，2，3，…）个等长同极性的永磁体组成，并采用减小齿槽效应的设计；该m个等长同极性的永磁由自动涂胶装配机构按N、S极交替进行的方式均匀的装配在电机转子轴上；永磁铁外面设计了保护装置，保护永磁铁。

作为实例一个具体实现，电机转子由128个N极和128个S极交替均布的分布在转子轴上；每个磁极的永磁体采用单元式结构；整个转子由16个转子单元组成，每个转子单元交替均布了8个N极和8个S极永磁体2-10，每个磁极由2个等长同极性的永磁体组成，并采用减小齿槽效应的设计；该2个等长同极性的永磁按N、S极交替进行的方式均匀粘结在转子导磁环（板）2-9上；永磁体2-10外面安装有不锈钢保护罩2-8，通过螺钉2-11固定在转子导磁环（板）2-9上。

为了实现中央旋转部件（旋转轴）绕中心旋转，设计的锥形主动式偏置磁悬浮轴承代替径向磁悬浮轴承和轴向磁悬浮轴承。所述的锥形主动式偏置磁悬浮轴承非机械接触轴承。可以是永磁偏置的、电磁控制的主动式磁悬浮轴承或二者相结合的混合轴承，根据设计方案，锥形主动式偏置磁悬浮轴承采用单元化设计，被设计成2R（R=1，2，3，4……）个最小单元，2R个最小单元可以灵活自由组合成T个单元，成对均布于中央圆柱体的圆周上，优选结构T=2，4。

根据一种具体实施方案，本实例采用了4个锥形永磁偏置磁悬浮轴承单元、4个锥形主动式磁悬浮轴承单元3或者7共用一个电机转子。4个锥形永磁偏置磁悬浮轴承单元、4个锥形主动式磁悬浮轴承单元3或者7分别交替均布安装在同一圆周上。锥形主动式磁悬浮轴承单元3或者7与转子3-6组成主控可控磁悬浮轴承，根据轴向和径向磁悬浮轴承位置传感器11，12的反馈信息，控制系统实时控制旋转轴的轴向位置和径向位置。

在图8所述的锥形主动式偏置磁轴承中，其锥形主动式磁悬浮轴承单元3主要由定子铁芯3-2、内导磁环3-6、外导磁环（电机定子外壳）3-2、激磁线圈3-4、绝缘罩3-3、磁气隙3-7、定子铁芯压板3-7、轴向磁悬浮轴承位置传感器11、径向磁悬浮轴承位置传感器12组成。四个锥形主动式磁悬浮轴承单元3均布在同一圆周上，通过12个M20螺栓固定底座1上。4个正交分布的轴向磁悬浮轴承位置传感器11通过测量旋转轴ｚ方向方向上的轴向位移信号，4个正交分布的径向磁悬浮轴承位置传感器12通过测量旋转轴ｘ，ｙ2个正交方向上轴向位移信号，发出检测信号给轴向永磁偏置主动式磁轴承，转化为控制量后，实时控制轴中央旋转部件（旋转轴4）。所述的传感器采用电涡流位移传感器，其探头型号RS-900500，也可以根据需要采用其它型号的传感器。

如图7所示，轴向辅助轴承3，7主要用于旋转轴4受到较大的外载荷冲击或者锥形主动式偏置磁悬浮轴承失效时，保护整个装置不受破坏。设计的轴向辅助轴承3，7主要由轴承安装底座3-1、大滚珠3-3、小滚珠3-2、轴承端盖3-4、紧固螺钉3-5和安装基件2-1、旋转轴4轴承支滚道及间隙组成。轴向辅助轴承要成对使用，根据实施方式，16套辅助保护轴承单元3均布在同一个圆周上，本设计数量不局限于16个，根据装置大小和承载能力可自由组合。旋转轴4上设计有用于大滚珠3-3相匹配的球型滚道，通过调整轴承安装底座3-1，使得每个轴向辅助轴承单元与旋转轴4上球型滚道距离一致。根据盘式直驱电机的磁气隙大小，该间距优选在0.5-1mm之间。调整好的轴向辅助轴承单元通过锁紧螺母固定在底座3-1设计的安装平面上。

如图9所示，径向辅助轴承9，10主要用于旋转轴4受到较大的外载荷冲击或者锥形主动式偏置磁悬浮轴承失效时，保护整个装置不受破坏。设计的径向辅助轴承9，10主要由轴承安装底座10-1、大滚珠10-3、小滚珠10-4、轴承端盖10-5、紧固螺钉10-2、接触角α、轴承间隙和安装基件1、旋转轴4轴承支撑滚道组成。径向辅助轴承要成对使用，大滚珠10-3与旋转轴4轴承支撑滚道存在一个接触角α，可以同时实现轴向和径向的双向约束，对于具体实施方式，α = 40，8套径向辅助轴承9，10均布在同一个圆周上，本设计数量不局限于8，根据装置大小和承载能力可自由组合。旋转轴4上设计有用于大滚珠3-3相匹配的球型滚道，通过调整轴承安装底座10-1，使得每个轴向辅助轴承单元与旋转轴4上球型滚道距离一致。根据盘式直驱电机的磁气隙大小，该轴向间距分量优选在0.5-1mm之间。调整好的轴向辅助轴承单元通过锁紧螺母固定在底座1设计的安装平面上。

Claims (10)

1.一种超低速单元式拼接盘式磁悬浮力矩电机，包括有基座、一对单元式拼接盘式直接驱动电机，其特征在于，具有一个呈旋转对称的中央旋转体及约束该旋转体轴向、径向运动的一对锥形主动式偏置磁悬浮轴承，实现旋转轴的磁悬浮支撑，同时，设有相应的一对径向保护轴承、一对轴向保护轴承和位置反馈系统，在此基础上，通过一对单元式拼接盘式直驱电机冗余或同步的驱动该中央旋转体。

2.根据权利要求1所述的超低速单元式拼接盘式磁悬浮力矩电机，其特征在于，所述的一对单元式拼接盘式直接驱动电机、一对锥形主动式磁悬浮轴承、一对径向保护轴承、一对轴向保护轴承相对于旋转轴轴向中心对称布置；工作前先进行初始化，锥形主动式磁悬浮轴承初始化，根据轴向、径向锥形主动式磁悬浮轴承传感器标定的位置，初始化控制电流，控制旋转轴的位置，工作时，旋转轴需要转动某个角度时，由控制器控制单元式拼接盘式直接驱动电机执行系统指令。

3.根据权利要求1所述的超低速单元式拼接盘式磁悬浮力矩电机，其特征在于，所述超低速单元式拼接盘式磁悬浮力矩电机为三相永磁力矩电机，被设计成2L个最小单元电机，L=1，2，3，4……；2L个最小单元灵活自由组合成P个单元电机；各个独立的单元电机单独作为一个电机运行，或者协同同步运行。

4.根据权利要求3所述的超低速单元式拼接盘式磁悬浮力矩电机，其特征在于，左右两套超低速单元式拼接盘式磁悬浮力矩电机各有4个定子单元，各自共用一个转子，独立或者协同的驱动旋转轴旋转；每个直接驱动单元电机都包括一个与中央旋转圆柱体抗扭、刚性地连接在一起的转子和可通电的定子单元。

5.根据权利要求3所述的超低速单元式拼接盘式磁悬浮力矩电机，其特征在于，有2M个独立的定子单元均布在同一圆周上，M=1，2，3，4……，各个独立的定子单元单独作为一个电机运行，或者协同同步运行；所述的单元式拼接式结构设计是指每个独立定子单元电机都由最小定子绕组单元通过定位结构装配而成；每个绕组单元的定子铁芯由矽钢片通过级进模一次冲压而成，每个内部单元的齿槽采用了用于减小齿槽效应结构；而每个完整定子单元最外侧的绕组单元，则采用了减少端面效应的设计：在定子单元的最外层的两个定子绕组的矽钢片上设有有利于的磁力线闭合的回路结构；定子铁芯与定子绕组之间通过绝缘隔离罩绝缘。

6.根据权利要求3所述的超低速单元式拼接盘式磁悬浮力矩电机，其特征在于，电机转子由p个N极和p个S极，p=1，2，3……，交替均布的分组在转子轴上；每个磁极的永磁体采用单元式结构；每个磁极由m个等长同极性的永磁体组成，m=1,2,3……；并采用减小齿槽效应的设计；该m个等长同极性的永磁由自动涂胶装配机构按N、S极交替进行的方式均匀的装配在电机转子轴上；永磁铁外面设计有保护装置，保护永磁铁。

7.根据权利要求6所述的超低速单元式拼接盘式磁悬浮力矩电机，其特征在于，所述电机转子由128个N极和128个S极交替均布的分布在转子轴上；每个磁极的永磁体采用单元式结构；整个转子由16个转子单元组成，每个转子单元交替均布了8个N极和8个S极永磁体（2-10），每个磁极由2个等长同极性的永磁体组成，并采用减小齿槽效应的设计；该2个等长同极性的永磁按N、S极交替进行的方式均匀粘结在转子导磁环或导磁板上；永磁体外面安装有不锈钢保护罩，通过螺钉固定在转子导磁环或导磁板上。

8.根据权利要求1所述的超低速单元式拼接盘式磁悬浮力矩电机，其特征在于，径向辅助轴承由轴承安装底座、大滚珠、小滚珠、轴承端盖、紧固螺钉、接触角

、轴承间隙和安装基件、中央回转体轴承支撑滚道组成；径向辅助轴承要成对使用，大滚珠与中央回转体轴承支撑滚道存在一个接触角

，同时实现轴向和径向的双向约束；大滚珠与中央回转体旋转轴轴承支撑滚道存在间隙，其轴向间距分量在0.5-1mm之间。

9.根据权利要求1所述的超低速单元式拼接盘式磁悬浮力矩电机，其特征在于，轴向辅助轴承主要由轴承安装底座、大滚珠、小滚珠、轴承端盖、紧固螺钉、和安装基件、中央回转体轴承支撑滚道及间隙组成；轴向辅助轴承成对使用，其大滚珠与中央回转体轴承支撑滚道存在间隙，间距在0.5-1mm之间。

10.根据权利要求1-9之一所述的超低速单元式拼接盘式磁悬浮力矩电机，其特征在于，所述的锥形主动式偏置磁悬浮轴承非机械接触轴承；是永磁偏置的、电磁控制的主动式磁悬浮轴承或二者相结合的混合轴承，锥形主动式偏置磁悬浮轴承采用单元化设计，被设计成2R个最小单元，R=1，2，3，4……；2R个最小单元灵活自由组合成T个单元，成对均布于中央圆柱体的圆周上。

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