CN102303709B - 一种大力矩磁悬浮飞轮 - Google Patents

Abstract

一种大力矩磁悬浮飞轮，可作为卫星、对地观测平台等航天器的姿态稳定和姿态机动的执行机构，主要由底座、密封罩、径向解耦锥形磁轴承组件、芯轴、转子组件、洛仑兹力磁轴承组件、电机组件和传感器组件等部件组成。其中芯轴位于轮体的中心，芯轴的径向外侧是定子组件，定子组件的径向外侧是转子组件，转子组件由轮缘和轮毂组成，洛伦兹力磁轴承组件由磁轴承定子部分和磁轴承转子部分构成，转接板连接芯轴、定子组件和电机定子，传感器组件由传感器壳和传感器组成。本发明各个组件布局合理、紧凑，不仅可以进行航天器的姿态稳定，而且利用磁悬浮飞轮的陀螺效应提供的较大控制力矩，可以实现航天器的姿态机动。

Description

一种大力矩磁悬浮飞轮

技术领域

本发明涉及一种大力矩磁悬浮飞轮，可作为卫星、对地观测平台等航天器的姿态控制***执行机构。

背景技术

随着卫星、对地观测平台等航天器任务多样化的发展，航天器对姿态控制***执行机构的要求越来越高。目前作为航天器姿态控制***执行机构的飞轮，一般仍旧采用机械轴承支承，机械轴承存在机械磨损、不平衡振动不可控和过零摩擦力矩大等问题。现有的基于磁轴承支承的磁悬浮飞轮结构中，一般采用两个单自由度轴向磁轴承+两个两自由度径向磁轴承结构，或两个三自由度轴向磁轴承+一个两自由度径向磁轴承结构。无论采用哪种结构，主要功能都是通过动量交换***控制航天器的姿态，为了满足航天器在大角速率条件下对承载力的要求，需要增大转子出力大小，只能依靠增加扭转力臂长度即轴承转子跨距，这势必增加了飞轮的重量和体积，因而现有的磁悬浮飞轮存在力矩较小的缺点。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有机械轴承飞轮和磁悬浮轴承飞轮的不足，提供一种便于机动控制、短时间内力矩大、利用陀螺效应的一种大力矩磁悬浮飞轮。

本发明的技术解决方案为：一种大力矩磁悬浮飞轮，由静止部分和转动部分组成，其特征在于：静止部分包括：底座、密封罩、芯轴、轴套、转接板、保护轴承、径向解耦锥形磁轴承组件定子部分、洛伦兹力磁轴承组件定子部分、传感器组件和电机组件定子部分；转动部分包括：限位套、径向解耦锥形磁轴承组件转子部分、洛伦兹力磁轴承组件转子部分和电机组件的转子部分。芯轴位于轮体的中心，固定在转接板上，芯轴上装有保护轴承和轴套，保护轴承的径向外侧是限位套，保护轴承和限位套在径向上形成径向保护间隙，在轴向上形成轴向保护间隙，限位套的径向外侧是轮毂，轮毂的径向外侧是轮缘，轮毂与轮缘构成转子组件，径向解耦锥形磁轴承组件位于芯轴、限位套和轮毂构成的空腔内，径向解耦锥形磁轴承组件定子部分固定在轴套上，其转子部分安装在轮毂上，径向解耦锥形磁轴承组件的径向外侧是电机组件,电机组件的定子部分与转接板相连，其转子部分安装在轮毂上，电机组件的径向外侧是传感器组件，传感器组件位于轮毂和轮缘构成的间隙内，固定于底座上，传感器组件的径向外侧是洛伦兹力磁轴承组件，洛伦兹力磁轴承组件的定子部分安装在底座上，其转子部分安装在轮缘上，密封罩安装在底座上，底座位于飞轮的最底部。

所述的径向解耦锥形磁轴承由由定子部分和转子部分组成，其中定子部分包括定子导磁环、上锥形定子、定子隔磁环、轴向上层线圈、永磁体、径向定子、径向定子隔磁环、径向线圈、下锥形定子以及轴向下层线圈，转子部分包括上锥形转子、转子导磁环、径向转子铁心、转子隔磁环、下锥形转子，其中永磁体的外侧为径向定子，径向定子共有两个，沿圆周方向正交放置，两个径向定子之间有径向定子隔磁环，各径向定子均由定子齿和定子导磁轭组成，径向定子齿上均绕有径向线圈，永磁体的轴向上下两侧均为定子隔磁环，永磁体与定子隔磁环的径向内侧为定子导磁环，定子导磁环的上下两端分别为上锥形定子和下锥形定子，径向定子的外侧为径向转子铁心，径向定子和径向转子铁心之间为径向磁气隙，径向转子铁心上下两侧为转子隔磁环，转子导磁环安装在径向转子铁心和转子隔磁环的径向外侧，并将上锥形转子和下锥形转子连起来，形成磁通路，上锥形定子的外侧为上锥形转子，上锥形定子和上锥形转子之间为上锥形气隙，下锥形定子的外侧为下锥形转子，下锥形定子和下锥形转子之间为下锥形气隙，上锥形定子和下锥形定子沿圆周方向均为整环结构，轴向上层线圈和轴向下层线圈分别套在上锥形定子和下锥形定子的内侧。径向定子在x、y方向各有一个，两个径向定子及相邻的定子隔磁环、永磁体、径向定子隔磁环共同组成了径向定子部分，在安装时x、y方向的两个径向定子正交放置，径向定子隔磁环位于两个通道定子之间，用于隔离两个通道的永磁磁路和电磁磁路，单个通道的径向定子部分包括径向定子、永磁体、径向定子隔磁环，每个径向定子均由定子齿和定子导磁轭组成，两个径向定子形成的定子部分沿圆周均匀分布有四个定子齿。上下锥形定子均采用整环结构，而锥形定转子面的法线均通过质心，则无论转子处于什么位置，锥形转子面上各点产生的吸力方向均通过质心，从而避免了轴承负刚度力产生的力矩对转子扭转的影响。径向解耦锥形磁轴承为采用永磁偏置和电磁控制的非接触式主动控制磁悬浮轴承。

所述的传感器组件具有4个正交放置的轴向探头和4个正交放置的径向探头，其中轴向探头分别沿+y、+x、-y和-x方向放置，轴向探头完成转子轴向平动位移的检测，通过检测出来的轴向平动位移解算出两个径向转动位移，径向探头与轴向探头在圆周上均匀布置，4个径向探头与4个轴向探头分别呈45度放置，径向探头完成转子的两个径向平动位移的检测。

所述的洛仑兹力磁轴承组件由外转子、内转子和定子组成，外转子由外导磁环、外磁钢一、外磁钢二、外隔环及外压环组成，其中外导磁环位于外磁钢一、外隔环及外磁钢二的径向外侧，外隔环位于外磁钢一和外磁钢二的轴向中间，外压环位于外导磁环外磁钢二的轴向下方，内转子由内导磁环、内磁钢一、内磁钢二、内隔环及内导磁环锁母组成，其中两块内磁钢及内隔环位于内导磁环的径向外侧，内隔环位于两块内磁钢的轴向中间，内导磁环锁母位于内导磁环及内磁钢二的轴向下方，定子由定子骨架及定子外线圈组成，定子位于内转子和外转子间隙内，外转子位于定子的径向外侧。

上述方案的原理是：通过控制径向解耦锥形磁轴承的电励磁线圈中电流的大小和方向完成转子的两个径向平动和轴向平动三个自由度的控制，保持飞轮的旋转部分与静止部分间隙均匀；通过电机控制飞轮轮体转动，实现力矩输出；通过控制洛伦兹力磁轴承线圈中电流的大小和方向完成转子的两个径向转动自由度的控制。如图1所示，本发明采用径向解耦锥形磁轴承控制转子的两个径向平动自由度和一个轴向平动自由度，而洛伦兹力磁轴承控制转子的两个径向转动自由度。

本发明中的三自由度径向解耦锥形磁轴承为三自由度径轴向一体化磁轴承的一种，可控制转子沿径向x、y方向的平动及沿轴向z方向的平动，即利用锥形定子和锥形转子之间的相互作用力来控制轴向平动，利用径向定子和径向转子之间的相互作用力来控制径向平动，永磁体同时为锥形面磁气隙和径向磁气隙提供偏置磁通，如图2（b）中实线箭头方向所示，永磁体产生的永磁磁通路径为：磁通从永磁体N极出发，分别经过x方向及y方向径向定子、x及y方向径向气隙到转子铁心，然后经由转子导磁环磁通分两路分别经过上下锥形转子、上下锥形气隙，到达上下锥形定子，再经定子导磁环回到永磁体S极。如图2（b）中虚线箭头方向所示，轴向上下层线圈通电后产生的电励磁磁路路径为：电励磁磁通从上锥形定子出发，经定子导磁环到下锥形定子，之后穿过下锥形气隙至下锥形转子、转子导磁环、上锥形转子、上锥形气隙，最终回到上锥形定子，当改变轴向上、下层线圈中的控制电流时，电励磁磁密将发生变化，则锥形转子和锥形定子间的吸力将发生变化，进而改变z方向上合力大小，从而对z方向的平动进行控制。径向x方向电励磁磁路路径如图2（a）中虚线箭头方向所示：电励磁磁通从+x方向上的径向定子齿出发，经+x方向磁气隙、径向转子铁心、-x方向磁气隙、-x方向径向定子齿，然后经x方向定子导磁轭，回到+x方向上的定子齿形成回路。径向y方向电励磁磁路与x方向相似。由于定子隔磁环的存在，径向x方向与y方向的永磁磁路互不耦合，电励磁磁路也互不耦合，因此当x方向气隙发生显著变化时，x方向电流产生的磁压降降落在+x和-x方向磁气隙上，因此该电流可以在x方向产生相应的电磁磁密，进而改变x方向的出力，从而对x方向的平动进行控制，y方向的平动原理与与x方向相似。上下锥形定子均采用整环结构，轴向通道依靠锥形定子及锥形转子之间的相互作用力进行控制。

本发明的高速电机为无定子铁心结构，由定子、外转子和内转子组成，定子（包括骨架和线圈）位于内转子和外转子的间隙内，外转子位于定子的径向外侧，形成磁气隙（如图5所示），通过控制高速电机线圈中电流的大小和方向，来控制飞轮转子转速的大小和方向，实现力矩输出且功耗较低。

本发明的洛伦兹力磁轴承为采用洛伦兹力原理的磁悬浮轴承，通过控制4组线圈各自电流的大小和方向，来控制产生的洛伦兹力的大小和方向，从而改变径向x方向和径向y方向控制力矩的大小和方向，即利用磁轴承的定子和转子之间的相互作用力来控制飞轮转子沿径向x方向和径向y方向的转动，实现力矩输出。洛伦兹力磁轴承仅用于提供扭转力，不提供支撑力。

当飞轮的径向解耦锥形磁轴承的转子部分与定子部分的间隙或洛伦兹力磁轴承的转子部分与定子部分间隙发生变化时，位移传感器将及时检测出间隙的变化并将位移信号反馈到磁轴承控制器，磁轴承控制器通过控制径向解耦锥形磁轴承和洛伦兹力磁轴承线圈中的电流即可产生需要的控制力矩，实现五个自由度的稳定控制，从而实现飞轮的姿态稳定和姿态机动。

本发明与现有技术相比的优点在于：本发明采用径向解耦锥形磁轴承控制转子的轴向平动和径向平动，洛伦兹力磁轴承只控制转子的径向转动，相对于传统的磁悬浮轴承飞轮具有以下优点：

（1）传统的磁悬浮飞轮主要靠增大径向磁悬浮轴承的跨距来增大径向转动控制力矩，而本发明飞轮的径向转动控制力矩由洛伦兹力磁轴承产生，洛伦兹力磁轴承无定子铁芯，损耗低，其轴承力与控制电流恒成线性关系，不存在位移负刚度，且利用飞轮的陀螺效应来提供较大的径向转动控制力矩，因此相对于现有磁悬浮飞轮结构，本发明的径向转动控制力矩显著增大，提高了抵抗外界扰动能力和姿态调节能力；

（2）由于只需要一个径向解耦锥形磁轴承控制转子的平动，有效减小了定子轴的轴向尺寸，减轻了定子轴一阶固有模态引入的振动，降低了飞轮的振动水平，提高了飞轮的抗冲击载荷能力与可靠性，轴向尺寸的减小减轻了飞轮重量，组件布局更加合理、紧凑。

附图说明

图1为本发明的一种大力矩磁悬浮飞轮的结构示意图；

图2为本发明的径向解耦锥形磁轴承的轴向剖面图和端面图，其中（a）为端面图，（b）为轴向剖面图；

图3为本发明的径向解耦锥形磁轴承径向定子的立体图和***图，其中（a）为组件立体图，（b）为组件***视图；

图4为本发明的径向解耦锥形磁轴承的负刚度力矩为0的示意图；

图5为本发明的电机的轴向剖面图；

图6为本发明的位移传感器的示意图；

图7为本发明的洛伦兹力磁轴承的轴向剖面图和端面图，其中（a）为轴向剖面图，（b）为端面图；

图8为本发明的洛伦兹力磁轴承定子的轴向剖面图和端面图，其中（a）为轴向剖面图，（b）为端面图。

具体实施方式

如图1所示，本发明由静止部分和转动部分组成，静止部分包括：底座（11）、密封罩（8）、芯轴（5）、轴套（13）、转接板（10）、保护轴承（6）、径向解耦锥形磁轴承组件（4）定子部分、洛伦兹力磁轴承组件（1）定子部分、传感器组件（12）和电机组件（9）定子部分；转动部分包括：轮缘（2）、轮毂（3）、限位套（7）、径向解耦锥形磁轴承组件（4）转子部分、洛伦兹力磁轴承组件（1）转子部分和电机组件（9）转子部分。芯轴（5）位于轮体的中心，固定在转接板（10）上，芯轴（5）上装有保护轴承（6）和轴套（13），保护轴承（6）的径向外侧是限位套（7），保护轴承（6）和限位套（7）在径向上形成径向保护间隙，为0.1mm，在轴向上形成轴向保护间隙，为0.2mm，限位套（7）的径向外侧是轮毂（3），轮毂（3）的径向外侧是轮缘（2），轴套（13）的径向外侧是径向解耦锥形磁轴承组件（4），径向解耦锥形磁轴承组件（4）定子部分固定在轴套（13）上，其转子部分安装在轮毂（3）上，径向解耦锥形磁轴承组件（4）的径向外侧是电机组件（9），电机组件（9）的定子部分与转接板（10）相连，其转子部分安装在轮毂（3）的内侧上，电机组件（9）的径向外侧是传感器组件（12），传感器组件（12）位于轮毂（3）和轮缘（2）构成的间隙内，固定于底座（11）上，传感器组件（12）的径向外侧是洛伦兹力磁轴承组件（1），洛伦兹力磁轴承组件（1）的定子部分安装在底座（11）上，其转子部分安装在轮缘（2）上，密封罩（8）安装在底座（11）上，底座（11）位于飞轮的最底部。

图2为本发明的径向解耦锥形磁轴承的轴向剖面图和端面图，其中（a）为端面图，（b）为轴向剖面图，该磁悬浮轴承组件4位于芯轴5、限位套7和轮毂3构成的空腔内，其定子部分固定在轴套13上，转子部分安装在轮毂3上，为永磁偏置、电磁控制的主动式磁悬浮轴承，主要由定子部分和转子部分组成，其中定子部分包括定子导磁环401、上锥形定子402、定子隔磁环403、轴向上层线圈404、永磁体405、径向定子406、径向定子隔磁环407、径向线圈408、下锥形定子409以及轴向下层线圈410，转子部分包括上锥形转子411、转子导磁环412、径向转子铁心413、转子隔磁环414、下锥形转子415，其中永磁体405的外侧为径向定子406，径向定子406共有两个，沿圆周方向正交放置，两个径向定子之间有径向定子隔磁环407，各径向定子均由定子齿419和定子导磁轭420组成，径向定子齿上均绕有径向线圈408，永磁体405的轴向上下两侧均为定子隔磁环403，永磁体405与定子隔磁环403的径向内侧为定子导磁环401，定子导磁环401的上下两端分别为上锥形定子402和下锥形定子409，径向定子406的外侧为径向转子铁心413，径向定子406和径向转子铁心413之间为径向磁气隙416，径向转子铁心413上下两侧为转子隔磁环414，转子导磁环412安装在径向转子铁心413和转子隔磁环414的径向外侧，并将上锥形转子411和下锥形转子415连起来，形成磁通路，上锥形定子402的外侧为上锥形转子411，上锥形定子402和上锥形转子411之间为上锥形气隙417，下锥形定子409的外侧为下锥形转子415，下锥形定子409和下锥形转子415之间为下锥形气隙418，上锥形定子402和下锥形定子409沿圆周方向均为整环结构，轴向上层线圈404和轴向下层线圈410分别套在上锥形定子402和下锥形定子409的内侧。其中径向定子406在x、y方向各有一个，两个径向定子及相邻的定子隔磁环403、永磁体405、径向定子隔磁环407共同组成了径向定子部分，如图3所示，其中图3（a）为径向定子部分立体图，图3（b）为径向定子部分组件***视图，在安装时x、y方向的两个径向定子正交放置，径向定子隔磁环407位于两个通道定子之间，用于隔离两个通道的永磁磁路和电磁磁路。单个通道的径向定子部分包括径向定子406、永磁体405、径向定子隔磁环407，每个径向定子406均由定子齿419和定子导磁轭420组成，两个径向定子形成的定子部分沿圆周均匀分布有四个定子齿419。上下锥形定子均采用整环结构，而锥形定转子面的法线均通过质心，则无论转子处于什么位置，锥形转子面上各点产生的吸力方向均通过质心（如图4所示），从而避免了轴承负刚度力产生的力矩对转子扭转的影响。

图5为本发明的电机组件的轴向剖面图，该电机组件9位于径向解耦锥形磁轴承组件4的径向外侧，由定子、外转子和内转子组成，其定子部分由杯形定子91及固定在杯形定子91上的定子线圈97组成，为静止部分，杯形定子91固定在转接板10上，电机组件9的外转子和内转子部分均安装在轮毂3上，外转子部分由电机外转子压板92、外转子叠层93和磁钢94组成，其中外转子叠层93位于磁钢94的径向外侧，内转子部分由内转子叠层95和内转子压板96组成，电机组件9的定子部分位于内转子和外转子的间隙内，外转子位于定子的径向外侧，定子、外转子和内转子在径向上形成磁气隙98，磁气隙98的大小为5.2mm。

图6为本发明的位移传感器的示意图，该传感器组件12位于轮毂3和轮缘2构成的间隙内，由探头121～探头128与传感器外壳129两部分组成。传感器外壳129屏蔽电磁干扰，内部为检测电路，完成转子位移信息的提取。探头121～探头128在圆周上均匀布置，其中探头121、探头123、探头125和探头127分别沿+y、+x、-y和-x方向放置，构成轴向探头，探头122、探头124、探头126及探头128与探头121、探头123、探头125及探头127分别呈45度放置，构成径向探头。轴向探头完成转子轴向平动位移的检测，通过检测出来的轴向平动位移解算出两个径向转动位移，径向探头完成两个径向平动位移的检测。本发明的传感器探头的放置方式不是唯一的，只要保证4个径向探头正交以及4个轴向探头正交即可，径向探头与轴向探头的位置可任意。

图7为本发明的洛伦兹力磁轴承组件的轴向剖面图和端面图，其中（a）为轴向剖面图，（b）为端面图，该磁轴承组件1位于传感器组件12的径向外侧，由外转子、定子和内转子组成，外转子和内转子均安装在轮缘2上，定子部分与底座11相连，外转子由外导磁环101、外磁钢一102、外磁钢二115、外隔环103及外压环104组成，外导磁环101位于外磁钢一102、外隔环103及外磁钢二115的径向外侧，外隔环103位于外磁钢一102和外磁钢二115的轴向中间，外压环104位于外导磁环101外磁钢二115的轴向下方，定子由定子骨架109及定子外线圈110～线圈113组成，定子外线圈110～线圈113在定子骨架109上均布，分别沿+y、+x、-y和-x方向放置（如图8所示，（a）为轴向剖面图，（b）为端面图），内转子由内导磁环105、内磁钢一106、内磁钢二116、内隔环107及内导磁环锁母108组成，内磁钢一106、内隔环107及内磁钢二116位于内导磁环105的径向外侧，内隔环107位于内磁钢一106及内磁钢二116的轴向中间，内导磁环锁母108位于内导磁环105及内磁钢二116的轴向下方，定子位于外转子和内转子的间隙内，形成径向磁气隙114，径向磁气隙114大小为7.2mm。

本发明说明书中未作详细说明描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (2)

1.一种大力矩磁悬浮飞轮，由静止部分和转动部分组成，其特征在于：静止部分包括：底座（11）、密封罩（8）、芯轴（5）、轴套（13）、转接板（10）、保护轴承（6）、径向解耦锥形磁轴承组件（4）定子部分、洛伦兹力磁轴承组件（1）定子部分、传感器组件（12）和电机组件（9）定子部分；转动部分包括：轮缘（2）、轮毂（3）、限位套（7）、径向解耦锥形磁轴承组件（4）转子部分、洛伦兹力磁轴承组件（1）转子部分和电机组件（9）转子部分，芯轴（5）位于轮体的中心，固定在转接板（10）上，芯轴（5）上装有保护轴承（6）和轴套（13），保护轴承（6）的径向外侧是限位套（7），保护轴承（6）和限位套（7）在径向上形成径向保护间隙，在轴向上形成轴向保护间隙，限位套（7）的径向外侧是轮毂（3），轮毂（3）的径向外侧是轮缘（2），轴套（13）的径向外侧是径向解耦锥形磁轴承组件（4），所述的径向解耦锥形磁轴承组件（4）由定子部分和转子部分组成，其中定子部分包括定子导磁环（401）、上锥形定子（402）、定子隔磁环（403）、轴向上层线圈（404）、永磁体（405）、径向定子（406）、径向定子隔磁环（407）、径向线圈（408）、下锥形定子（409）以及轴向下层线圈（410），转子部分包括上锥形转子（411）、转子导磁环（412）、径向转子铁心（413）、转子隔磁环（414）、下锥形转子（415），其中永磁体（405）的外侧为径向定子（406），径向定子（406）共有两个，沿圆周方向正交放置，两个径向定子之间有径向定子隔磁环（407），各径向定子均由定子齿（419）和定子导磁轭（420）组成，径向定子齿上均绕有径向线圈（408），永磁体（405）的轴向上下两侧均为定子隔磁环（403），永磁体（405）与定子隔磁环（403）的径向内侧为定子导磁环（401），定子导磁环（401）的上下两端分别为上锥形定子（402）和下锥形定子（409），径向定子（406）的外侧为径向转子铁心（413），径向定子（406）和径向转子铁心（413）之间为径向磁气隙（416），径向转子铁心（413）上下两侧为转子隔磁环（414），转子导磁环（412）安装在径向转子铁心（413）和转子隔磁环（414）的径向外侧，并将上锥形转子（411）和下锥形转子（415）连起来，上锥形定子（402）的外侧为上锥形转子（411），上锥形定子（402）和上锥形转子（411）之间为上锥形气隙（417），下锥形定子（409）的外侧为下锥形转子（415），下锥形定子（409）和下锥形转子（415）之间为下锥形气隙（418），上锥形定子（402）和下锥形定子（409）沿圆周方向均为整环结构，轴向上层线圈（404）和轴向下层线圈（410）分别套在上锥形定子（402）和下锥形定子（409）的内侧，径向解耦锥形磁轴承组件（4）定子部分固定在轴套（13）上，其转子部分安装在轮毂（3）上，径向解耦锥形磁轴承组件（4）的径向外侧是电机组件（9），电机组件（9）的定子部分与转接板（10）相连，其转子部分安装在轮毂（3）的内侧上，电机组件（9）的径向外侧是传感器组件（12），传感器组件（12）位于轮毂（3）和轮缘（2）构成的间隙内，固定于底座（11）上，传感器组件（12）的径向外侧是洛伦兹力磁轴承组件（1），所述的洛仑兹力磁轴承组件（1）由外转子、内转子和定子组成，外转子由外导磁环（101）、外磁钢一（102）、外磁钢二（115）、外隔环（103）及外压环（104）组成，其中外导磁环（101）位于外磁钢一（102）、外隔环（103）及外磁钢二（115）的径向外侧，外隔环（103）位于外磁钢一（102）和外磁钢二（115）的轴向中间，外压环（104）位于外导磁环（101）外磁钢二(115)的轴向下方，内转子由内导磁环（105）、内磁钢一（106）、内磁钢二（116）、内隔环（107）及内导磁环锁母（108）组成，其中内磁钢一（106）、内隔环（107）及内磁钢二（116）位于内导磁环（105）的径向外侧，内隔环（107）位于内磁钢一（106）及内磁钢二（116）的轴向中间，内导磁环锁母（108）位于内导磁环（105）及内磁钢二（116）的轴向下方，定子由定子骨架（109）及定子外线圈（110、111、112、113）组成，定子位于内转子和外转子间隙内，洛伦兹力磁轴承组件（1）的定子部分安装在底座（11）上，其转子部分安装在轮缘（2）上，密封罩（8）安装在底座（11）上，底座（11）位于飞轮的最底部。

2.根据权利要求1所述的一种大力矩磁悬浮飞轮，其特征在于：所述的传感器组件（12）具有4个正交放置的轴向探头和4个正交放置的径向探头，其中轴向探头分别沿+y、+x、-y和-x方向放置，轴向探头完成转子轴向平动位移的检测，通过检测出来的轴向平动位移解算出两个径向转动位移，径向探头与轴向探头在圆周上均匀布置，4个径向探头与4个轴向探头分别呈45度放置，径向探头完成转子的两个径向平动位移的检测。

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