一种超导电磁快速连续发射系统及其实现方法

摘要

本发明公开了一种超导电磁快速连续发射系统及其实现方法，该系统包括高温超导磁悬浮子系统、超导电磁推进子系统和超导磁浮飞轮脉冲电源子系统，所述高温超导磁悬浮子系统包括悬浮单元和外部磁激励源，超导电磁推进子系统包括定子主体、被发射体、制冷设备、低温绝热设备和基础平台，超导磁浮飞轮脉冲电源子系统包括超导磁悬浮飞轮、脉冲补偿电机，利用超导磁悬浮轴承支撑的飞轮进行能量储存。本发明实现了载体的无接触发射，推进系统可长期重复使用；高速超导磁浮飞轮可以实现远高于超级电容的储能密度，有效提升推进系统的电磁力密度；整个电磁发射系统控制技术简单，解决了传统电磁发射系统体积庞大、结构复杂的问题；电磁发射系统基本由超导材料构成，具备短时连续发射能力。

权利要求

1.一种超导电磁快速连续发射系统，包括高温超导磁悬浮子系统、超导电磁推进子系统和超导磁浮飞轮脉冲电源子系统，其特征在于：所述高温超导磁悬浮子系统包括悬浮单元和外部磁激励源，所述悬浮单元由低温容器与安装其中的超导块材组成，其与被发射体或承载平台连接在一起；所述外部磁激励源为永磁导轨，其安装于地面或固定基座上，起到支撑悬浮载体和被发射体的作用；

所述超导电磁推进子系统包括定子主体、被发射体、制冷设备、低温绝热设备和基础平台；所述超导电磁推进子系统定子主体由超导线材或带材绕制，配合无铁芯设计，利用超导线材或带材中超导材料的高电流密度及无电阻特性来实现大推力推进，具备快速连续发射能力；

所述超导磁浮飞轮脉冲电源子系统包括超导磁悬浮飞轮、超导脉冲补偿电机，利用超导磁悬浮轴承支撑的飞轮进行能量储存，以超导脉冲补偿电机作为脉冲电能释放装置，并与飞轮系统在机械结构上进行一体化设计，使所述超导磁浮飞轮脉冲电源子系统实现高脉冲功率输出，充放电时间短，循环使用次数高。

2.根据权利要求1所述的超导电磁快速连续发射系统，其特征在于，所述超导线材或带材中的超导材料指目前已知的全部I类和II类超导材料，包含块材、线材和带材的制备形式。

3.根据权利要求1所述的超导电磁快速连续发射系统，其特征在于，所述超导电磁推进子系统的定子线圈在产生强脉冲磁场时会产生较高的电磁感应力，需设计不含尖角、锐角的机械机构承受该电磁感应力，以防止应力集中。

4.一种如权利要求1、2或3所述超导电磁快速连续发射系统的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)被发射体发射前，高温超导磁悬浮子系统预先进入工作状态，在加速过程中保证被发射体的稳定悬浮，避免摩擦损耗和烧蚀现象产生；

(2)超导磁浮飞轮脉冲电源子系统中的超导磁浮飞轮系统依靠脉冲补偿电机将所存储机械能转化为脉冲电能供给超导电磁推进子系统，产生强行波磁场，并与被发射体作用产生极高力密度的电磁推进力，获得高加速度，在短距离内达到发射速度；

(3)发射过程中，根据超导磁浮飞轮储能量的多少和单次发射能量需求，可以实现多次脉冲能量输出，配合无需散热的超导电磁推进子系统，实现多次可重复发射；

(4)发射完成后，超导磁浮飞轮脉冲电源子系统立即与外部供能系统接通，进行能量存储，准备下一次发射。

说明书

一种超导电磁快速连续发射系统及其实现方法

技术领域

[0001] 本发明属于电磁发射技术，涉及一种能够实现载体高速推进、无烧蚀且可快速连续发射的全超导电磁发射系统及其实现方法。

背景技术

[0002] 电磁发射技术是未来航空航天和武器装备领域的主流方向。与火箭或火炮系统相比，电磁发射技术不受燃气声速和滞止声速限制，可以将不同质量的发射体加速至每秒几千米到几十千米。此外，电磁发射无需加注昂贵的化学燃料，单次发射成本远远低于化学能发射，发射同样动能的小型弹丸，其成本仅是火炮的1％左右，而发射较大质量的航空航天器时，其成本约是火箭的2％-10％。

[0003] 目前传统电磁发射技术主要可分为两大类，即电枢轨道型和重接型。电枢轨道型系统结构简单，出口速度较高，但发射体与电枢间必须有电气连接，因此自身存在摩擦损耗和烧蚀问题。重接型可分为线圈重接型和磁场重接型，其可以实现发射体悬浮，消除弹体摩擦，但由于磁场结构与受力等原因，必须采用推进系统分段结构，并需要对发射体进行精确定位和反馈控制，目前电力电子设备和控制技术的发展水平极大制约了重接型电磁发射系统的加速度和出口速度指标。上述两种电磁发射系统都存在固有技术缺陷，并且由于传统电工材料的限制，需要进行强迫散热，不能满足武器系统连续发射的应用需求。在未来10年内，如没有重大的理论或材料突破，上述两种电磁发射技术难以得到真正应用，因此迫切需要寻找一种新的电磁发射技术，不仅可以实现无摩擦、大推力和高出口速度，且能够满足连续发射要求。

[0004] 本发明以克服传统电磁发射系统固有的技术缺陷为主要目标，通过高温超导磁悬浮技术和全超导材料的引入，有效解决电枢型发射存在的机械摩擦问题以及重接型发射存在的主动控制难题，并且使发射系统具备连续发射能力，满足实际应用需求。实现无摩擦、大推力和高出口速度，且能够满足连续发射要求。

[0005] 高温超导磁悬浮技术基于高温超导块材所特有的磁通钉扎能力，是一种新型被动悬浮技术，其无需主动控制即可实现稳定悬浮，既消除了传统机械结构中的摩擦损耗，也避免了主动悬浮系统中控制技术和设备的引入。高温超导磁悬浮技术以其结构简单、原理可靠、性能优越的特性，成为实用磁悬浮技术的理想选择之一。高温超导磁悬浮系统可以用于维持发射体的稳定悬浮，从而消除了机械摩擦和烧蚀，此外，其悬浮力密度和刚度较高，完全能够满足重载电磁推进需求，可以用于大型航空航天器的助推发射。而高温超导磁悬浮原理也可用于高速轴承系统，以此为基础的飞轮储能器具有转速高和储能密度大的特点，采用碳纳米管纤维材料制作飞轮时其储能密度可以与氢燃料电池相媲美，远远高于目前超级电容的储能密度。超导磁悬浮飞轮配合脉冲补偿电机进行一体化设计，可以实现高功率的脉冲电能输出，因此是发射系统脉冲电源的理想选择。此外，超导磁悬浮飞轮储存的是机械能，其可监控性和稳定性远远高于超级电容和电池，且循环使用次数极多，亦可在短时间内完成多次充放电过程，因此非常适合有连续射击或发射需求的电磁推进系统使用。

[0006] 发射系统采用全超导材料是本发明的另一个特点。与铜、铝等普通电工材料相比，目前已实用化的超导材料在电流密度上拥有数量级式的优势。以常用的低温超导材料Nb-Ti和Nb3Sn为例，其在4.2K温度下的临界电流密度接近1.5×104A/mm2，是铜的大约3000倍。以Bi系和Y系为代表的高温超导带材在77K下的临界电流密度普遍可达103A/mm2，部分已超过104A/mm2，是铜的大约2000倍，而随着温度的降低，其临界电流密度还可进一步提高，最高可达铜的大约10000倍。目前，超导材料的工程化应用已非常成熟。以Nb-Ti和Nb3Sn为代表的低温超导体线材制备长度已可达到几千米以上，并且有成熟的线圈绕制、失超检测和保护技术，在大型磁体和加速装置中应用非常广泛。而高温超导材料使用也较为成熟，普通的Bi系高温超导带材产品长度大于1000m，电流可达1000A/77K，Y系高温超导带材长度已超过
100m，电流可达350A/77K，完全满足电磁推进系统的各项技术要求。Y系高温超导带材比Bi系高温超导带材的价格低得多，且可以工作在液氮温区(77K)，相对于低温超导材料而言，制冷和低温系统更简单，应用更为便利。超导材料以其优越的高电流密度特性，在相同的电磁推进力需求下，相对于铜、铝等普通电工材料而言，可大大降低推进系统长度和体积，一般可缩小至1/5或以下，是设计、构建电磁推进系统的理想材料。同时，超导材料自身无欧姆损耗，配合无铁芯设计，在发射过程中几乎没有能量损耗，而其自身的低温系统具备一定热吸收能力，因此无需强迫散热，可以实现可重复电磁发射。以高温超导磁悬浮技术为基础，采用全超导材料取代电磁推进、脉冲补偿电机以及电能传输等各环节的传统电工材料，可以有效解决传统电磁发射系统的各项技术难题，是实现无烧蚀、大推力、高出口速度的可重复电磁发射系统的理想选择。

发明内容

[0007] 本发明的目的：提出一种超导电磁快速连续发射系统及其实现方法，有效规避传统电磁推进系统的固有技术缺陷，实现载体高速推进、无烧蚀且可快速连续发射。

[0008] 技术方案：一种超导电磁快速连续发射系统，包括高温超导磁悬浮子系统、超导电磁推进子系统和超导磁浮飞轮脉冲电源子系统，其特征在于：

[0009] 所述高温超导磁悬浮子系统包括悬浮单元和外部磁激励源，所述悬浮单元由低温容器与安装其中的超导块材组成，其与被发射体或承载平台连接在一起；所述外部激励源为永磁导轨，其通常安装于地面或固定基座上，起到支撑悬浮载体和被发射体的作用；

[0010] 所述高温超导磁悬浮子系统可消除机械摩擦，避免被发射体与包括永磁导轨、超导电磁推进子系统定子和支架等在内的所有基础系统发生烧蚀，实现发射系统可重复利用，其基本原理在于：利用超导块材独特的磁通钉扎特性和高电流密度特点，与外部磁激励源共同作用构成六自由度完全稳定的被动悬浮系统；依靠外部磁激励源特殊的磁场构型，在特定方向产生强磁场梯度，进而与超导块材产生电磁耦合作用并约束超导块材的偏移，实现稳定悬浮；而在沿超导块材的前进方向无磁场梯度，因而不会对运动的超导块材造成磁阻力；整个系统无需位置检测和反馈等主动控制，且具备较高悬浮刚度，能够满足不同电磁发射系统的需要；

[0011] 超导电磁推进子系统包括定子主体、被发射体、制冷设备、低温绝热设备和基础平台，其中被发射体可等效视为推进系统动子部分(但是实施例一中除了被发射体外，还有有专门的动子，矛盾吗？)；所述推进系统定子主体由超导线材或带材绕制，其电流密度远远高于传统电工材料，配合无铁芯设计，可在脉冲电流作用下产生极强的高频行波磁场，与载体上附带的磁性或电工材料共同构成电磁耦合系统并带动弹体发射；由于超导材料的电流密度极高，因此所产生的推进力密度远高于普通电工材料系统；此外，超导线材或带材在绕制成定子线圈绕组时，直接以不导电、不导磁的高强度复合材料替代铁芯，不再依靠铁芯聚磁；超导定子线圈无欧姆损耗，配合无铁芯设计可进一步消除磁滞损耗，无需强迫散热，可在短时间隔内连续发射；所述载体是指承载平台和其上的导弹、飞行器或航天器；所述超导电磁推进子系统利用超导材料的高电流密度及无电阻特性来实现大推力推进，具备快速连续发射能力；

[0012] 所述超导磁浮飞轮脉冲电源子系统包括超导磁悬浮飞轮、脉冲补偿电机，利用超导磁悬浮轴承支撑的飞轮进行能量储存，由于消除了机械摩擦，飞轮可以较高转速运行，因此大幅提升了能量储存密度；以超导脉冲补偿电机作为脉冲电能释放装置，并与飞轮系统在机械结构上进行一体化设计，其综合了超导飞轮高转速、大储能量，脉冲补偿电机连续高功率输出以及超导材料无损耗的特性，使所述超导磁浮飞轮脉冲电源子系统实现高脉冲功率输出，充放电时间短，循环使用次数高；

[0013] 上述所述超导材料指目前已知的全部I类和II类超导材料，包含块材、线材和带材等各种制备形式；

[0014] 上述超导线材(带材)应用在推进系统的线圈结构时，根据超导材料的不同，采用不同的绕制方法，要考虑线圈的最大曲率、绝缘技术等影响；冷却方式为液氦、液氮循环制冷系统或制冷机制冷，并配备真空保温系统；

[0015] 上述超导推进子系统的定子线圈在产生强脉冲磁场时也会产生较高的电磁感应力，从而在线圈内部形成一定集中应力，需设计专门的机械机构承受该电磁集中应力，以保证整体结构坚实稳定；该机械机构避免有尖角、锐角等，以防止应力集中；超导材料缠绕部分需选用高强度材料，避免应力过大造成的损坏；

[0016] 在进行上述各部分系统设计时，需要考虑低温系统的配合，各子系统采用独立真空密封和绝热处理，相邻子系统可共用一套制冷设备，如制冷机和循环水冷机等，引入温度监测和自动控制技术，保证超导线圈和块材始终处于最佳工作温度；对于低温超导材料，最佳工作温度在4.2K及以下；对于高温超导材料，最佳温度在30-50K之间；

[0017] 本系统实现方法，包括以下步骤：

[0018] 1、被发射体发射前，高温超导磁悬浮子系统预先进入工作状态，在加速过程中保证被发射体的稳定悬浮，避免摩擦损耗和烧蚀现象产生；

[0019] 2、超导磁浮飞轮脉冲电源子系统中的超导磁浮飞轮系统依靠脉冲补偿电机将所存储机械能转化为脉冲电能供给超导电磁推进子系统，产生强行波磁场，并与被发射体作用产生极高力密度的电磁推进力，获得高加速度，在短距离内达到发射速度；

[0020] 3、发射过程中，根据超导磁浮飞轮储能量的多少和单次发射能量需求，可以实现多次脉冲能量输出，配合无需散热的超导电磁推进子系统，实现多次可重复发射；

[0021] 4、发射完成后，超导磁浮飞轮脉冲电源子系统立即与外部供能系统接通，进行能量存储，准备下一次发射。

[0022] 本发明的优点和有益效果：

[0023] 与现有技术相比，本发明的优势和特点在于：

[0024] 1、可重复使用。本发明采用高温超导磁悬浮原理实现了载体的无接触发射，整个发射过程中载体与定子无任何机械摩擦，避免了传统电枢轨道炮的烧蚀现象和影响，因此推进系统可长期重复使用，有效降低了系统单次发射成本。

[0025] 2、高推进力密度。高速超导磁浮飞轮可以实现远高于超级电容的储能密度，而功率密度则远高于电池储能，配合脉冲补偿电机，可以实现高能量密度的脉冲电能输出，而推进系统采用超导线带材配合无铁芯设计，可以承受较高脉冲电流并产生高脉冲磁场，进而有效提升推进系统的电磁力密度。

[0026] 3、控制简单。悬浮子系统为完全被动悬浮，无需引入任何主动控制技术。推进子系统的定子几乎无损耗，因此可进行长定子设计，避免了传统重接型电磁炮由于炮筒分段重接所带来的控制难题和电力电子器件的制约。整个电磁发射系统控制技术简单，解决了传统电磁发射系统体积庞大、结构复杂的问题，可实现性高。

[0027] 4、连续发射能力。本电磁发射系统基本由超导材料构成，发射过程几乎无能量损耗产生，无需配置散热系统，而高储能密度的超导磁浮飞轮储能系统和无需散热的超导脉冲补偿电机可以为多次发射提供所需的脉冲电能，因此其具备短时连续发射能力。

附图说明

[0028] 图1是本发明实施例一应用于重载电磁发射系统的横截面原理示意图；

[0029] 图2是本发明实施例二应用于轻载电磁炮系统的横截面原理示意图；

[0030] 图3是本发明综合系统结构俯视图；

[0031] 图4为本发明超导磁浮飞轮脉冲电源子系统的横截面示意图。

具体实施方式

[0032] 为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。

[0033] 实施例一如图1所示，本发明应用于重载电磁发射的一种具体实施方式：一种可用于推进火箭或导弹等重型航空航天器的超导电磁发射系统横截面。图中1为高温超导磁悬浮子系统中的高温超导块材组合及低温容器；图中2为被发射体即大型航空航天器的横截面；图中3为高温超导磁悬浮子系统的永磁导轨；图中4为超导电磁推进子系统中的动子部分；图中5为托载航空航天器的可移动托载平台；图中6为超导电磁推进子系统中的定子部分；图中7为基础平台。

[0034] 图1示出的实施例中各组成部分的工作流程为：被发射航空航天器2预先安装固定至可移动托载平台5，该平台5与高温超导块材1组合进行一体化设计，高温超导块材1内置于低温容器中。由高温超导块材组合1与永磁导轨3共同组成超导磁悬浮子系统，依靠高温超导块材与永磁导轨间的电磁耦合作用维持托载平台5稳定悬浮。超导电磁推进系统定子部分6由超导线材或带材绕制推进绕组，当载体发射时，推进绕组从外部获得脉冲电能输入，产生强脉冲行波磁场，与推进系统动子部分4共同作用产生强电磁推进力，带动托载平台及载体移动。当加速至需求速度时，航空航天器2自动与托载平台5脱离，沿其预定发射轨迹飞行。基础平台7需进行专门的结构设计，以承受发射过程中产生的强后作用力，还可配套设计机电系统以调节该基础平台的水平倾角，进而改变航空航天器的垂向发射角度。

[0035] 本实施例的超导磁悬浮子系统由对称的两条导轨构成，可以提供的悬浮力较大，适合托载火箭或导弹等大质量的航空航天器，而可移动托载平台不随航空航天器发射，因此可以循环利用，有效降低单次发射成本。本实施例未示出超导材料温度保护系统，以及相关的机械固定及力传导机构。

[0036] 实施例二为本发明应用于轻载电磁发射的一种具体实施方式，如图2所示，一种可用于发射较小质量弹体的超导电磁炮系统横截面。1所示为超导电磁炮炮筒；3所示为永磁导轨；6所示为超导电磁推进系统定子部分；4所示为弹体(相当于动子)；5所示为超导电磁炮炮筒与弹体间气隙，4所示弹体由高温超导材料与复合材料制成，其中弹体外壳为块状高温超导材料，用于产生高密度电涡流，内部填充物为高强度复合纤维材料，用于加固弹体强度。

[0037] 图2所示超导电磁炮的工作过程为：弹体4预先进行冷却，让其外壳即高温超导块材进入工作状态。弹体4与永磁导轨3共同组成悬浮子系统，依靠高温超导块材特有的磁通钉扎特性与永磁导轨间的特殊磁场构型实现弹体稳定悬浮。当有发射需求时，超导电磁推进子系统的定子部分6从外部获得脉冲电能输入，在气隙5内产生强脉冲行波磁场，该行波磁场与弹体4外壳即高温超导块材共同产生电磁感应作用，使弹体获得电磁推进力。由于高温超导块材的临界电流密度极高，并且推进系统定子部分6可以强脉冲行波磁场，因此弹体可以获得极高的推进力和加速度，在短距离内实现高速推进。此外，弹体4外壳即高温超导块材没有电阻，不会产生欧姆损耗，因此整个加速过程效率较高。发射完成后，超导电磁推进系统定子部分6无需进行强迫散热即可立即进行下一次脉冲电能输入，即实现弹体的连续发射。该实施例中推进系统动子就是弹体4本身，其为高温超导块材，在工作温度下可等效为理想电导体。也就是说，在本实施例中，弹体既作为悬浮单元的一部分，又作为电磁推进子系统的一部分，同时又是待发射体。

[0038] 本实施例结构紧凑，整个发射过程弹体无任何机械摩擦，可以解决传统电枢轨道炮的烧蚀问题，因此该电磁炮可以重复使用；弹体与炮筒间气隙较小，励磁磁场的使用效率较高，且弹体的加速过程为电磁感应式推进，不需要对弹体进行定位和反馈控制，因此可以规避传统重接型电磁炮的控制难题。此外，由于采用全超导材料，发射过程无需散热，而超导飞轮储能器配合脉冲补偿电机能够在短时内提供多次强脉冲电能，实现多次连续射击，使本结构电磁炮具备实战能力。本实施例未示出超导飞轮储能器、超导材料温度保护系统，以及相关的机械固定及力传导机构。

[0039] 图3示出本发明在实际应用时的综合系统结构俯视图。包括超导磁浮飞轮脉冲电源10，被发射体2，脉冲电源与超导推进系统间的电气连接和电力电子设备11；永磁导轨和推进系统定子构成的直线型加速段12；永磁导轨和推进系统定子构成的圆型加速段13。12、13所示的加速段的横截面可以选择设计为重载或轻载发射，即图1或图2所示实施例横截面的任意一种。12和13所示的加速段均内置有超导电磁推进子系统。

[0040] 图3所示综合系统的工作流程为：在发射前或发射间隙，超导磁浮飞轮脉冲电源10(飞轮储能器与超导脉冲补偿电机一体化设计)从外部获取电能并以飞轮的旋转动能进行存储，当有发射需求时，由超导脉冲补偿电机将所存储动能转化为脉冲电能供给推进系统使用。电气连接和电力电子设备11确保脉冲能量的安全传输，并将直流脉冲电能调制为超导推进系统所需要的指定频率下的交流脉冲电能。直线型加速段12中的推进系统在脉冲电能驱动下，加速被发射体2至指定速度。如加速距离过短或推进力指标不能满足需求，则可在加速时让被发射体2从直线型加速段12切入圆型加速段13，进行循环加速，在圆型加速段13进行循环加速的优势在于，可以将该区段内推进系统设计为较低加速度指标的感应式加速，被发射体在该加速段内每循环一周即可获得一定速度增量，通过多次循环加速达到指定速度，然后切入直线型加速段12进行最终发射。

[0041] 图3所示综合系统的特点在于可以自由掌握和调节推进系统的加速指标。从而适应不同的发射场合。当为轻载发射且出口速度不高时，可以只使用图中所示直线型加速段12进行加速；当为重载发射或出口速度需求较高时，可以使用图中12、13组成的直线一圆圈循环加速模式，从而有效降低推进系统的功率需求，从整体上较少系统设计难度和费用。本实施例未示出超导飞轮脉冲电源、电力电子设备、超导悬浮以及超导推进系统的具体结构。

[0042] 图4为本发明超导磁浮飞轮脉冲电源子系统的横截面示意图。图中20为上部超导磁浮轴承，图中21为下部超导磁浮轴承，两套磁浮轴承系统用于实现飞轮转子的稳定悬浮，并且由于完全消除了机械摩擦，可以实现飞轮转子的高速运行，转速可以达到50000转/分(rpm)以上，远远高于使用普通机械轴承或电磁悬浮轴承的飞轮系统，且无需外部能量输入，其储能时的能量损耗率较低，几乎与蓄电池相当。图中22为主转轴，采用合金材料制成，用于连接飞轮本体和超导磁浮轴承转轴。图中23为合金轮毂，其可以采用高强度的铝合金材料，用于缠绕复合材料。图中24为飞轮本体，其可采用碳纤维、石墨纤维或玻璃纤维，配合分层缠绕或环氧浸渍工艺加工而成，具体缠绕层数可根据实际储能量需求计算确定，本发明实施例为3层缠绕示意。图中25为脉冲补偿电机的定子部分，其采用超导材料绕制，其电流密度远远高于铜、铝、银等常规电工材料且无欧姆损耗，所产生的磁场强度较高，可配合无铁芯设计，进一步消除磁滞损耗，因此整体无需强迫散热。图中26所示脉冲补偿电机动子采用钕铁硼(NdFeB)永磁材料，与图中23合金轮毂进行一体化设计。图中27和图中28分别为下部和上部的阻尼器，用于飞轮转子从静止加速至工作速度初期的平衡稳定。图中29为底座，30为保护外壳，由于飞轮转子需要在真空环境下运行，因此底座与保护外壳在机械上实现紧密配合，保证内部空间真空度需求。

[0043] 图4所示超导磁浮飞轮脉冲电源的工作流程为：脉冲电源需要先进行能量存储，由外部输入电流至脉冲补偿电机定子25，产生行波磁场，带动脉冲补偿电机动子26以及飞轮转子22、23和24转动，从而将外界输入的电能转化为飞轮转子高速旋转时的机械能进行存储。当有发射需求时，此时图中25和26所构成的脉冲补偿电机转入发电模式，即脉冲放电模式，依靠脉冲补偿电机定子25绕组的特殊构型所带来的电感周期性变化实现脉冲电能的释放。由于常规脉冲补偿电机的定子结构与实现方法较多，且为通用技术，因此本实施例未示出其具体结构。能量释放完成后，此时飞轮转子的转速会降低到一定水平，此时图中25和26所构成的脉冲补偿电机转入电动模式，由外界输入电能以带动飞轮转动，即重复能量存储阶段的工作模式。由于飞轮处于真空环境下的自由悬浮状态，没有任何机械摩擦和空气阻力，而脉冲补偿电机定子由超导材料绕制，没有欧姆损耗和铁芯磁滞损耗，因此整套系统在充放电过程中几乎没有能力损耗和热量产生，因此无需强迫散热，可以进行快速的充放电，为连续的电磁发射提供脉冲电能。