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超导陀螺仪转子转动系统研究

朱炼  
【摘要】:超导陀螺仪是一种高精度的磁悬浮陀螺仪,它是利用超导体在低温下的一些独有特性来进行工作的。超导陀螺仪具有很高的精度(比常规陀螺仪高2-3个数量级)和稳定性。开展超导陀螺仪研究对于我国国防事业具有重要的战略意义。 作为国防“十五”预研项目“高精度超导磁悬浮陀螺仪基础技术研究”的一部分,本文主要对超导陀螺仪转子转动系统进行研究。 本文阐述了超导体在超导态的Meissner效应,并用London理论对超导体的Meissner效应进行了解释。同时,还对用金属铌作为超导陀螺仪转子材料进行了分析和解释。本文分析了超导陀螺仪转子起动的几种方案——交流旋转磁场起动方案、氦气流起动方案、超导电机起动方案,在超导电机起动方案中,又分析了其中所包含的两种方案,最后选择了本课题中比较合适的方案,即超导电机第二种方案的改进形式方案,来作为陀螺仪转子的起动方案。同时,在此方案的基础上,给出了陀螺仪转子的结构设计。在陀螺仪转子的结构设计中,选用了定子绕组线圈有三对、转子内壁开四个槽的方案。本文对超导陀螺仪转子起动的受力情况和能量转换情况进行了分析。在已设计了超导陀螺仪转子的结构的情况下,推导出定子绕组线圈的换相频率与超导陀螺仪转子转速之间的关系公式。并且对超导陀螺仪转子质心偏移对转子转动的影响进行了详细分析。本文进行了超导陀螺仪转子转动系统的设计,重点分析它的设计思路,目的是为了实现对超导陀螺仪转子进行调速。在超导陀螺仪转子转动系统的设计中,在已设计了超导陀螺仪转子的结构的情况下,讨论了超导陀螺仪转子转动系统的几个重要组成部分、转子转动速度的检测方法和转子加速、减速控制的方法。 这些研究对于整个超导陀螺仪系统的研制具有重要的理论意义和实用价值。


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