低温超导磁悬浮装置是基于超导体的迈斯纳效应，利用超导转子和静态磁场相互作用产生的悬浮力使转子在高真空的球形腔内高速旋转，从而实现转子的定轴性，来进行角位移和角速度测量的仪器装置。应用低温和超导技术可以更大限度的减小干扰力矩对转子的影响，因而使超导磁悬浮装置成为定位精度最高的惯性器件之一。　　 超导转子的高速旋转是出现转子定轴性的必要条件。针对本文研究的核心问题，即使超导转子高速转起来的目标，重点设计了超导磁悬浮装置转子旋转驱动系统，对旋转驱动系统的电磁结构和特性以及旋转驱动力矩规律特性进行了详细计算分析，并对相关的影响转子旋转稳定性的主要因素进行了理论研究。最后，成功研制了超导磁悬浮装置原理样机并进行了实验，转子转速达到了12000r/min以上，验证了旋转驱动系统设计的正确性和相关理论计算的准确性。论文的主要工作如下:　　 1.依据超导体迈斯纳效应的原理，设计了超导磁悬浮转子旋转驱动系统的整体结构和驱动方案，并对各部件进行了详细分析讨论，包括超导转子、中心柱定子、超导线圈、超导力矩器、转子姿态测量系统和旋转驱动控制系统。还特别研究了低温下应用的光纤传感器，实现了293K到4.2K温度跨度下光纤传感器的高精度检测及传输转子姿态信息。　　 2.利用ANSOFT有限元分析软件建立二维悬浮模型和三维旋转驱动模型。对转子在球形腔内悬浮间隙的磁场分布、悬浮力和悬浮刚度进行了计算，得出了悬浮电流和悬浮力的对应关系。研究了转子在不同位置时旋转驱动结构的电磁场变化规律，根据变化规律对旋转驱动力矩进行了计算，并根据转子不同旋转位置时受到的驱动力矩大小特点，确立了超导电机电流与转子旋转加速度的函数关系。通过分析计算，探明了转子旋转时的电磁场分布规律和驱动力矩变化规律，并根据以上规律设计了驱动控制信号时序，为超导转子的高速旋转奠定了基础。　　 3.根据经典的刚体动力学理论，推导了理想超导球形转子的动力学方程，针对超导转子在实际工作中的小角度运动，对转子的运动特性进行了研究，包括转子侧摆运动特性、转子的振动和临界转速等等。建立了转子质量不平衡、气体阻尼和转子非球形对转子旋转稳定性影响的分析模型，给出了每项干扰力矩的函数表达式及对转子旋转稳定性影响的计算结果。另外，提出了一种抑制转子振动的变支承刚度主动控制方法，建立了变支承刚度主动控制的数学模型，并计算了模型的参数。通过对转子运动特点的分析和主动控制方案的建立，为进一步提高转子旋转的稳定性提供了重要的理论基础。　　 4.对旋转驱动系统各分系统进行了研制和测试。对超导磁悬浮装置原理样机进行了组装和测试。进行了原理样机的悬浮和旋转实验，成功地将超导转子加速到12000r/min以上，实现了超导转子的高速稳定旋转，验证了旋转驱动系统设计的正确性和相关理论计算的准确性。　　 本文最后根据所获得的研究成果，简单讨论了今后的重点研究内容和所要解决的科学技术问题。本文的研究伴随着超导磁悬浮装置原理样机研制的整个过程，获得了很多宝贵的数据和经验，为今后超导磁悬浮装置的实用化打下了坚实的基础。