1.一種五自由度恒流源偏置外轉(zhuǎn)子球形磁軸承,包括球形的轉(zhuǎn)子(18),其特征是:轉(zhuǎn)子(18)上部和下部各有一個(gè)開(kāi)口,轉(zhuǎn)子(18)內(nèi)部中央有三個(gè)定子,轉(zhuǎn)軸(1)由轉(zhuǎn)子(18)的下部開(kāi)口伸入轉(zhuǎn)子(18)內(nèi)部,三個(gè)定子均空套在轉(zhuǎn)軸(1)上;三個(gè)定子分別為上部定子(2)、中部定子(7)和下部定子(10),上部定子(2)和下部定子(10)以鏡面對(duì)稱的方式位于中部定子(7)的上下兩側(cè),上部定子(2)和下部定子(10)為結(jié)構(gòu)相同的半球狀,中部定子(7)是圓柱體狀;在上部定子(2)外表面上,沿著圓周方向每隔90度開(kāi)有一個(gè)上部軸向槽(51),上部軸向槽(51)上端與轉(zhuǎn)軸(1)的上端開(kāi)口貫通、下端與中部定子(7)側(cè)面貫通;在上部定子(2)的軸向中部的外表面上沿著圓周方向開(kāi)一個(gè)上部環(huán)形徑向槽(6),該上部環(huán)形徑向槽(6)和四個(gè)軸向槽(51)貫通且交叉形成上、下兩層各四個(gè)定子磁極;下部定子(10)上也設(shè)有四個(gè)下部軸向槽(131)和一個(gè)下部環(huán)形徑向槽(14),形成下部定子(10)的上、下兩層各四個(gè)定子磁極;上部定子的上層磁極(21)上繞有上部軸向控制線圈(31),上部定子的下層磁極(22)上繞有上部定子的徑向控制線圈(41),下部定子的上層磁極(101)上繞有下部定子的徑向控制線圈(111),下部定子的下層磁極(102)上繞有下部軸向控制線圈(121);在中部定子(7)的軸向中部沿圓周方向開(kāi)有中部徑向槽(8),中部徑向槽(8)中放置有恒流源偏置線圈(9)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種五自由度恒流源偏置外轉(zhuǎn)子球形磁軸承,其特征是:轉(zhuǎn)子(18)上的上下兩個(gè)開(kāi)口的中心軸、三個(gè)定子的中心軸和轉(zhuǎn)軸(1)的中心軸重合,均經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)子(18)的球心,中部定子(7)的中心與轉(zhuǎn)子(18)的球心重合,中部定子(7)的外徑小于上部定子(2)和下部定子(10)的外徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種五自由度恒流源偏置外轉(zhuǎn)子球形磁軸承,其特征是:上部軸向槽(51)和下部軸向槽(131)的深度S1=R/2,中部徑向槽(8)的深度S3=r/2,上部環(huán)形徑向槽(6)和下部環(huán)形徑向槽(14)的深度S2= R/2,R為上部定子(2)和下部定子(10)的外徑R,r為中部定子(7)的外徑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種五自由度恒流源偏置外轉(zhuǎn)子球形磁軸承,其特征是:中部定子(7)的外徑等于上部軸向槽(51)和上部環(huán)形徑向槽(6)的槽底部的最小外徑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種五自由度恒流源偏置外轉(zhuǎn)子球形磁軸承,其特征是:對(duì)恒流源偏置線圈(9)通電,其他線圈不通電,實(shí)現(xiàn)靜態(tài)懸浮。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種五自由度恒流源偏置外轉(zhuǎn)子球形磁軸承,其特征是:對(duì)恒流源偏置線圈(9)通電,控制上部軸向控制線圈(31)、上部定子的徑向控制線圈(41)、下部定子的徑向控制線圈(111)、下部軸向控制線圈(121)的電流方向,實(shí)現(xiàn)徑向二自由度、徑向扭轉(zhuǎn)二自由度和軸向單自由度上的懸浮。