实施方案
[0016] 如图1及图2所示，本发明由1个永磁体1、2个相同的定子磁轭2、2个相同的法兰盘3、2个相同的轴向控制线圈4、1个转子5、1个转轴6和1个传感器7构成。2个相同的法兰盘3均空套在转轴6上且左右布置，法兰盘3为常用的阶梯状结构，在2个相同的法兰盘3之间设置转子5、2个相同的定子磁轭2、1个永磁体1和2个相同的轴向控制线圈4，其中，转子5同轴固定在转轴6上，由圆形硅钢片叠压在转轴6上，并且在2个相同的法兰盘3的内侧面与转子5的两个端面之间留有轴向气隙10。转子5上空套1个永磁体1，永磁体1为轴向充磁的环形永磁体，一端是N极，另一端是S极。在轴向上，位于永磁体1的轴向两侧，与2个相同的法兰盘3内壁之间的空间各固定设置1个环形的定子磁轭2，即本发明的法兰盘3内侧联接定子磁轭2，永磁体1被叠压在具有对称结构的2个相同的定子磁轭2之间。2个法兰盘3、2个定子磁轭2以及永磁体1的外径均相等，2个定子磁轭2与永磁体1的内径相等。在2个定子磁轭2与2个法兰盘3构成的空腔内设置2个相同的轴向控制线圈4，2个相同的轴向控制线圈4相对于转子5左右对称。在转轴6的轴向一侧安置传感器7，用于检测转子5的轴向位移。
[0017] 根据磁回路要求，磁路部件需导磁性能良好，磁滞低，并尽量降低涡流损耗与磁滞损耗，由此确定转子5采用硅钢片叠压而成，而定子磁轭2、法兰盘3采用电工纯铁加工而成，永磁体1采用高性能稀土材料钕铁硼。
[0018] 本发明由永磁体1产生静态偏磁磁通8（参见图1中带箭头的虚线磁路），静态偏磁磁通8从永磁体1的N极流出，依次经过一侧的定子磁轭2、法兰盘3、轴向气隙10后进入转子5，然后进入另一侧的轴向气隙10、法兰盘3、定子磁轭2、最后回到永磁体1的S极，形成闭环磁回路结构。轴向控制线圈4通以控制电流产生轴向控制磁通9（参见图1中带箭头的实线磁路），轴向控制磁通9依次经过定子磁轭2、法兰盘3、轴向气隙10后进入转子5，然后回到定子磁轭2，形成闭环磁回路结构。
[0019] 如图3所示，当转子5在径向二自由度方向（X、Y）受到干扰而偏离平衡位置时，根据磁阻力特性可知，永磁体1提供的静态偏磁磁通8产生恢复力F，其方向为X轴正方向。使转子5回到平衡位置。
[0020] 如图4所示，当转子5在径向扭转二自由度方向（ 、 分别为绕X、Y轴的扭转角度），受到干扰而偏离平衡位置位置时，利用转子5的外径相对于转子5的轴向长度较短的结构特点和磁阻力总是有使磁路磁阻最小的性质，永磁体1提供的静态偏磁磁通8产生恢复扭转力矩M，其方向为绕Y轴正方向扭转方向，使转子5回到平衡位置。
[0021] 如图5所示，当转子5在轴向单自由度方向（Z）受到干扰偏离平衡位置时，通过传感器7反馈微型磁轴承的位移情况，调节左右轴向控制线圈4的电流，从而调节轴向气隙10中的轴向控制磁通9，图5所示的是调节了左侧的轴向气隙10使其增大，使右侧的轴向气隙10减小，始终使转子保持在轴向平衡位置。
[0022] 因此，本发明将被动悬浮控制（针对径向四自由度）和主动悬浮控制（针对轴向单自由度）相结合，在径向二自由度和扭转方向的二自由度采用被动控制，轴向通过控制线圈4通直流电提供轴向控制磁通实现转子5的轴向悬浮力的闭环控制，最终实现转子5的稳定悬浮。只利用轴向一个自由度控制微型磁轴承五自由度稳定悬浮，径向四自由度依靠转子5自身磁阻力实现被动悬浮；轴向一个自由度通过调节轴向控制线圈4中电流的大小来改变轴向左右气隙10处磁通的大小，进而改变转子5轴向左右两侧受力的大小，使转子处于平衡位置，实现主动悬浮。当转子5处于平衡位置时，左右两侧轴向气隙10中静态偏置磁通8和轴向控制磁通9两部分叠加合成磁通密度相等；利用转子5外径相对于转子5的轴向长度较短的结构特点和磁阻力总是使磁路磁阻最小的原理，当转子5有径向位移或倾斜，磁阻力都会作用使其回到平衡位置。
[0023] 根据以上所述，便可以实现本发明。对本领域的技术人员在不背离本发明的精神和保护范围的情况下做出的其它的变化和修改，仍包括在本发明保护范围之内。
