房1、中陀螺房2、下陀螺房3、上密封圈4A和下密封圈4B组成一个封闭空间,为陀螺飞轮转子提供一个真空密封环境,上轴向球面磁轴承5A定子位于上陀螺房I的轴向上端凹槽内,并通过螺钉紧固在上陀螺房I上,下轴向球面磁轴承5B定子位于下陀螺房3轴向下端凹槽内,并通过螺钉紧固在下陀螺房3上,上保护轴承6A位于上陀螺房I轴向下端环形台内,并通过锁母固定安装在上陀螺房I轴向下端的环形台内,下保护轴承6B位于下陀螺房3轴向上端环形台内,并通过锁母固定安装在下陀螺房3轴向上端的环形台内,电机组件7定子位于上陀螺房I轴向下端和上保护轴承6A径向外侧,并通过螺钉紧固在上陀螺房I上,上轴向位移传感器组件8A位于上陀螺房I轴向下端和电机组件7定子的径向外侧,并通过环氧树脂胶固化安装在上陀螺房I轴向下端的凸台上,下轴向位移传感器组件SB位于下陀螺房3轴向上端,并通过环氧树脂胶固化安装在下陀螺房3轴向上端的凸台上,径向位移传感器组件9位于径向球面磁轴承10定子内圆柱面内侧,并通过径向球面磁轴承10定子的凹槽固定安装在径向球面磁轴承10定子内圆柱面上,径向球面磁轴承10定子位于中陀螺房2的径向内侦牝并通过锁母固定安装在中陀螺房2上,洛伦兹力磁轴承11定子位于陀螺外转盘组件12径向凹槽内,并通过螺钉固定安装在下陀螺房3上,陀螺外转盘组件12位于径向球面磁轴承10定子径向内侧和陀螺内转轴13径向外侧,陀螺内转轴13位于上轴向球面磁轴承5A定子轴向下端和下轴向球面磁轴承5B定子轴向上端,球心调整垫环14位于陀螺内转轴13径向外侧和陀螺外转盘组件12径向内侧上端,陀螺外转盘组件12和球心调整垫环14通过陀螺转子锁母15和陀螺内转轴13之间的螺纹配合固定安装在陀螺内转轴13上,上轴向球面磁轴承5A定子球面和下轴向球面磁轴承5B定子球面与陀螺内转轴13球面间留有一定的球壳间隙,形成轴向球壳气隙16,径向球面磁轴承10定子球面和陀螺外转盘组件12球面间留有一定的球壳间隙,形成径向球壳气隙17。
[0033]图2为本发明中陀螺外转盘组件12的剖视图,具体包括:陀螺外转盘1201、外垫环1103、上外磁钢1104、外隔磁环1105、下外磁钢1106、外锁母1107、内垫环1108、上内磁钢1109、内隔磁环1110、下内磁钢1111、内锁母1112、内保护环1113、电机转子锁母73、电机磁钢74和电机转子垫环75。外垫环1103、上外磁钢1104、外隔磁环1105、下外磁钢1106和外锁母1107位于陀螺外转盘1201外环形槽的内圆柱面内,从上至下依次为,外垫环1103、上外磁钢1104、外隔磁环1105、下外磁钢1106、外锁母1107,外垫环1103、上外磁钢1104、外隔磁环1105和下外磁钢1106通过陀螺外转盘1201与外锁母1107的螺纹配合固定安装在陀螺外转盘1201上,内垫环1108、上内磁钢1109、内隔磁环1110、下内磁钢1111和内锁母1112位于陀螺外转盘1201外环形槽的外圆柱面内,从上至下依次为,内垫环1108、上内磁钢1109、内隔磁环1110、下内磁钢1111、内锁母1112,内保护环1113位于内垫环1108、上内磁钢1109、内隔磁环1110和下内磁钢1111的径向外侧,内垫环1108、上内磁钢1109、内隔磁环1110、下内磁钢1111和内保护环1113通过陀螺外转盘1201与内锁母1112的螺纹配合固定安装在陀螺外转盘1201上,电机转子锁母73、电机磁钢74和电机转子垫环75位于陀螺外转盘1201内环形槽的内圆柱面内,从上至下依次为,电机转子锁母73、电机磁钢74、电机转子垫环75,电机磁钢74和电机转子垫环75通过陀螺外转盘1201与电机转子锁母73的螺纹配合固定安装在陀螺外转盘1201上。
[0034]图3a为本发明中上轴向球面磁轴承5A的剖视图,图3b为本发明中上轴向球面磁轴承5A定子的剖视图,其定子部分主要包括上轴向定子铁心51、上轴向线圈52,转子部分为陀螺内转轴13上端球面,上轴向线圈52缠绕在上轴向定子铁心51径向内侧凸台上,上轴向球面磁轴承5A定子与陀螺内转轴13之间形成轴向球壳气隙16,其电磁磁路为:磁通从上轴向定子铁心51外环内球面磁极出发,穿过轴向球壳气隙16到达陀螺内转轴13球面磁极外球面,经过陀螺内转轴13球面磁极表层,从陀螺内转轴13球面磁极外球面中心出发,穿过轴向球壳气隙16,到达上轴向定子铁心51内凸台内球面磁极,回到上轴向定子铁心51定子铁心外环内球面磁极。
[0035]图4a为本发明中径向球面磁轴承10的径向X向剖视图,图4b为本发明中径向球面磁轴承10的径向Y向剖视图,其定子部分主要包括左球面定子铁心101A、右球面定子铁心101B、前球面定子铁心101C、后球面定子铁心101D、左激磁线圈102A、右激磁线圈102B、前激磁线圈102C、后激磁线圈102D、上定子锁盘103A、下定子锁盘103B和定子套筒104,转子部分为陀螺外转盘组件12的外环形球面,径向球面磁轴承10磁极球面与陀螺外转盘组件12之间形成球壳气隙17,其+X通道的电磁磁路为:磁通从左球面定子铁心1lA上磁极内球面出发,经过径向球壳气隙17上端、陀螺外转盘组件12、径向球壳气隙17下端、左球面定子铁心1lA下磁极内球面回到左球面定子铁心1lA上磁极内球面;其1通道的电磁磁路为:磁通从右球面定子铁心1lB上磁极内球面出发,经过径向球壳气隙17上端、陀螺外转盘组件12、径向球壳气隙17下端、右球面定子铁心1lB下磁极内球面回到右球面定子铁心1lB上磁极内球面。径向球面磁轴承10沿Y方向磁路如图5b所示,其磁路与沿X方向类似。
[0036]图5a为本发明中洛伦兹力磁轴承11的径向X向剖视图,图5b为本发明中洛伦兹力磁轴承的径向Y向剖视图,其定子部分主要包括:轴承定子骨架1101、左力矩线圈1102A、右力矩线圈1102B、前力矩线圈1102C、后力矩线圈1102D,转子部分主要包括:陀螺外转盘1201、外垫环1103、上外磁钢1104、外隔磁环1105、下外磁钢1106、外锁母1107、内垫环1108、上内磁钢1109、内隔磁环1110、下内磁钢1111、内锁母1112和内保护环1113,其+X通道的永磁磁路为:磁通从上内磁钢1103的N极出发,穿过柱壳气隙1114上端、左力矩线圈1102A上端和内保护环1113上端,到达上内磁钢1109的S极,并从上内磁钢1109的N极流出,经过陀螺外转盘1201到达下内磁钢1111的S极,并从下内磁钢1111的N极流出,穿过柱壳气隙1114下端、左力矩线圈1102A下端和内保护环1113下端,到达下外磁钢1106的S极,并从下外磁钢1106的N极流出,经过陀螺外转盘1201回到上内磁钢1103的S极。洛伦兹力磁轴承11的-X、+Y和-Y通道的永磁磁路与+X通道类似。
[0037]图6为本发明中电机组件7和上陀螺房I之间的连接截面局部示意图。电机组件7主要由定子和转子部分组成,其中定子部分主要包括电机定子骨架71和电机线圈72,转子部分主要包括电机转子锁母73、电机磁钢74、电机转子垫环75和陀螺外转盘组件1201。电机线圈72通过环氧树脂胶经过24小时真空固化安装在电机定子骨架71上,电机组件7的定子部分通过螺钉固定安装在上陀螺房I轴向下端,电机转子锁母73、电机磁钢74和电机转子垫环75位于陀螺外转盘1201内环形槽的内圆柱面内,从上至下依次为,电机转子锁母73、电机磁钢74、电机转子垫环75,电机磁钢74和电机转子垫环75通过陀螺外转盘1201与电机转子锁母73的螺纹配合固定安