《大支承剛度超導靜電混合懸浮支承系統的研究》是依託中國科學院電工研究所，由劉建華擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：大支承剛度超導靜電混合懸浮支承系統的研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：劉建華
- 依託單位：中國科學院電工研究所
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
陀螺儀在國防建設和外太空探索中具有極為重要的作用，而一些極端套用環境又對轉子支承剛度和精度有著苛刻的要求，如何設計高支承剛度和精度的轉子支承系統十分關鍵。超導磁懸浮支承和靜電懸浮支承是新一代高精度陀螺儀採用的非接觸式支承方案，但支承剛度不太高。因為靜電場和靜磁場互不耦合，可以考慮將兩種懸浮支承方案結合起來以實現高剛度支承和精度的懸浮支承系統。然而，如何將兩種懸浮支承系統有機結合起來則是實現大剛度支承系統的關鍵技術。本項目以易於實現混合懸浮支承的超導磁懸浮支承系統和四軸靜電懸浮支承系統為研究對象，對其磁浮力模型、靜電力模型、支承間隙絕緣對系統性能的影響、四軸位移測量模型分析、靜電支承系統低溫化處理等方面進行研究。本項目旨在通過在常溫下驗證基於電極絕緣的四軸靜電懸浮支承系統的可行性，並結合超導磁懸浮支承技術進行系統分析，為實現大剛度混合懸浮支承系統提供理論和技術基礎。
結題摘要
本項目根據慣性導航領域的需要，提出一種基於現有超導磁懸浮支承結構的超導靜電混合懸浮支承結構，將兩種懸浮支承技術方案結合起來，取長補短，力求兼顧精度與支承剛度，實現一種大剛度、高可靠性的混合懸浮支承系統。為實現這一目的，本項目進行了以下研究：(1)研究混合懸浮支承系統中超導磁懸浮的力學模型。根據純鈮轉子的電磁特性和懸浮支承結構特點，尋求一種求解間隙磁場的解析方法用來求解轉子受到的磁懸浮力，並用有限元方法進行驗證。(2)研究基於電極絕緣的四軸斜交靜電支承系統的系統建模問題，包括轉子的靜電力模型、間隙電容與轉子微位移之間的關係、間隙絕緣對靜電懸浮力和位移測量模型的影響等。(3)設計基於電極絕緣的位移測量電路以及懸浮支承需要的控制系統。研究設計靜電支承用線性高壓放大器以及相應的控制器並進行靜電懸浮支承實驗，驗證系統模型、測量系統、絕緣等部分是否滿足設計要求。(4)通過開展上述研究，本項目建立了混合懸浮支承系統中的超導磁懸浮和靜電懸浮的力學模型，分析量化了轉子四軸位移測量系統中間隙電容與轉子位移之間的關係，解決小間隙支承系統的絕緣問題，並設計製作了基於電極絕緣的四軸位移測量感測器。根據懸浮支承系統的需要，設計製作了靜電支承用的線性高壓放大器以及相應的控制器，並在常溫真空條件下實現了轉子的穩態懸浮。而後提出了解決低溫下轉子絕緣問題的方法，為下一階段混合懸浮支承技術儲備。 本項目驗證了基於超導磁懸浮系統的四軸斜交靜電懸浮支承系統的方案可行性，也證明了通過將靜電懸浮和超導磁懸浮結合起來實現大剛度懸浮支承系統是可行的，雖然靜電懸浮支承系統低溫化以及超導、靜電系統整合會帶來一些工程難點，但通過持續的技術研發和人力投入是有望快速實現工程化的。
