超导磁悬浮平面微飞轮系统振动稳定性研究

High-temperature superconducting magnetic levitation, with the passive self-stable suspension, has broad application prospects, particularly in the application of the maglev flywheel, superconducting gyroscope. But there is no good solution to quench problem under a specific interference frequency. The main reason for its failure to solve is not yet fully understood the vibration properties of the superconducting magnetic levitation system and its impact on the stability. This study intends to build superconducting magnetic levitation plane micro-flywheel system by means of micromachining process. Research system vibration properties under different vibration disturbance frequency. Analysis influence of vibration properties on the stability of the system in high temperature superconducting magnetic levitation system. Calculate the superconducting micro-flywheel system vibration tolerance, and provide a theoretical basis for the design of high temperature superconducting micro flywheel. Further by introducing of the thin-film array of micro-coil on the superconductor surface, enhance the binding force of the magnetic flux pinning centers to reduce the probability of flux divergence, and improve the anti-vibration property of the superconducting magnetic levitation.

高温超导磁悬浮，能实现无源的自稳悬浮，具有广泛的应用前景。特别是在磁悬浮飞轮、超导陀螺等应用中，但其在特定干扰频率下的失超问题还没有很好地解决。本研究针对实际应用中存在超导悬浮系统在特定的干扰频率下可能产生失超的问题，研究系统在不同的振动扰动频率下的振动属性，分析高温超导悬浮系统振动属性对系统悬浮稳定性的影响；研究采用微机械工艺构建超导磁悬浮平面微飞轮系统的方法，研制该实验系统。从理论和实验两方面研究在超导体表面引入微线圈薄膜，增强磁通钉扎中心的束缚力，减少磁通发散概率，从而提高超导磁悬浮的抗干扰能力的方法和效果。给出超导微飞轮系统的振动干扰容限，为高温超导微飞轮设计提供一定的理论依据。

高温超导磁悬浮，能实现无源的自稳悬浮，具有广泛的应用前景。特别是在磁悬浮飞轮、超导陀螺等应用中，但其在特定干扰频率下的失超问题还没有很好地解决。针对实际应用中存在超导悬浮系统在特定的干扰频率下可能产生失超的问题，为了提高高温超导磁悬浮微飞轮系统的悬浮稳定性，提高飞轮转速。本课题主要研究工作：.首先建立了包含平面定子线圈、转子永磁体、超导磁体等结构参数的数值模型。对超导磁悬浮平面微飞轮的系统进行了建模，研究了微电机磁场对超导轴承振动属性的影响机理。.为降低平面线圈的电阻，提高绕组的驱动效率，提高工艺稳定性。考察了平面绕组厚度、气隙高度等参数对微飞轮系统的影响。并针对定子绕组电磁场、温度场变化对超导磁悬浮轴承支撑稳定性的影响进行了研究。.研究了减小振动对超导磁悬浮平面微飞轮系统影响的方法，增加了系统稳定性。针对超导轴承的排列方式，研究了不同排列方式对超导磁悬浮微飞轮系统稳定行的响应特性。.研究了超导磁通束缚微线圈阵列对系统稳定性的影响。比较加入微线圈后对系统悬浮力的影响。研究了系统在不同的振动扰动频率下的振动属性，分析了高温超导悬浮系统振动属性对系统悬浮稳定性的影响。.本课题发表SCI/EI文章6篇，发表会议论文1篇，申请发明专利4项。