Influence of cooling conditions of HTS assembly on the characteristics of a moving maglev system

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Background: analysis of the influence of cooling conditions of high-temperature superconducting elements on the power characteristics of a maglev system under conditions of rapidly changing magnetic fields

Aim: analysis of the influence of cooling conditions of high-temperature superconducting elements on the force characteristics of a magnetic-levitation transport platform under conditions of rapidly changing magnetic fields caused by the inhomogeneity of the magnetic track.

Methods: numerical analysis of the maglev system was performed by the finite element method in the Comsol Multiphysics engineering simulation software.

Results: at fast, more than 5 T/s, magnetic field change rates, due to the motion of the superconductor in a magnetic field with a non-uniform local distribution, the preferred method of cooling is the use of cryocooler technology. At rates of change of the magnetic field less than 5 T/s, it is permissible to use liquid nitrogen as a cooler.

Conclusion: The developed numerical model makes it possible to predict the dynamic characteristics of levitation systems of various scales and can be applied to contactless transport, as well as in rotating machines, including kinetic energy storage devices.

About the authors

Irina V. Martirosian

National Research Nuclear University MEPHI

Author for correspondence.
Email: mephizic@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-2301-1768
SPIN-code: 3368-8809

Research Fellow

Russian Federation, Moscow

Maxim A. Osipov

National Research Nuclear University MEPHI

Email: max.vfk@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-8981-5606
SPIN-code: 4776-7939

Research Fellow

Russian Federation, Moscow

Alexander S. Starikovskii

National Research Nuclear University MEPHI

Email: sannyok1995@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-7605-7578
SPIN-code: 9493-3256

Graduate, Junior Researcher

Russian Federation, Moscow

Sergey V. Pokrovskii

National Research Nuclear University MEPHI

Email: sergeypokrovskii@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-3137-4289
SPIN-code: 6643-7817

PhD in Physics and Mathematics, Head of the Laboratory

Russian Federation, Moscow

Igor A. Rudnev

National Research Nuclear University MEPHI

Email: iarudnev@mephi.ru
ORCID iD: 0000-0002-5438-2548
SPIN-code: 2070-5265

Doctor of Physical and Mathematical Sciences, Professor, Lead Research Fellow

Russian Federation, Moscow

References

  1. Chu BK, Ma KB, McMichael CK, et al. Applications of high temperature superconductors on levitation bearings and other levitation devices. Applied Superconductivity, 1993, 1:1259–1264. doi: 10.1016/0964-1807(93)90434-4
  2. Moon FC. Superconducting Levitation: Applications to Bearing & Magnetic Transportation 1994. August 01, 1994. 310 p. [cited 2022 November 30]. Available from: https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/1994slab.book.....M/
  3. Ma K, Postrekhin YV, Chu W-K. Superconductor and magnet levitation devices. REV SCI INSTRUM. 2003;74:4989-5017. doi: 10.1063/1.1622973
  4. Hull JR. Superconducting bearings. SUPERCOND SCI TECH (Online). 2000;13(2):R1-R15. doi: 10.1088/0953-2048/13/2/201
  5. Wang J, Wang S, Zeng Y, et al. The first man-loading high temperature superconducting Maglev test vehicle in the world. Physica C. 2002;378-381:809-14. doi: 10.1016/S0921-4534(02)01548-4
  6. Deng Z, Zhang W, Zheng J, et al. A High-Temperature Superconducting Maglev Ring Test Line Developed in Chengdu, China. IEEE T APPL SUPERCON. 2016;26(6):1-8. doi: 10.1109/TASC.2016.2555921
  7. Jha AK, Matsumoto K. Superconductive REBCO Thin Films and Their Nanocomposites: The Role of Rare-Earth Oxides in Promoting Sustainable Energy, (in English). Frontiers in Physics, Review, 2019;7. doi: 10.3389/fphy.2019.00082
  8. Barth C, Mondonico G, Senatore C. Electro-mechanical properties of REBCO coated conductors from various industrial manufacturers at 77 K, self-field and 4.2 K, 19 T. Superconductor Science and Technology, 2015;28(4):045011. doi: 10.1088/0953-2048/28/4/045011
  9. MacManus-Driscoll JL, Wimbush SC. Processing and application of high-temperature superconducting coated conductors. Nature Reviews Materials, 2021;6(7):587-604. doi: 10.1038/s41578-021-00290-3
  10. Lee S, Petrykin V, Molodyk A, et al. Development and production of second generation high Tc superconducting tapes at SuperOx and first tests of model cables. SUPERCOND SCI TECH. 2014;27:044022. doi: 10.1088/0953-2048/27/4/044022
  11. Tomków Ł, Mineev N, Smara A, et al. Theoretical analysis of heat transport in tilted stacks of HTS tapes at temperatures above 20 K. Cryogenics, 2020;105:103017. doi: 10.1016/j.cryogenics.2019.103017
  12. Selvamanickam V. High temperature superconductor (HTS) wires and tapes. 2012. pp. 34-68. doi: 10.1533/9780857095299.1.34
  13. Patel A, Baskys A, Mitchell-Williams T, et al. A trapped field of 17.7 T in a stack of high temperature superconducting tape. Superconductor Science and Technology, 2018;31(9):09LT01. doi: 10.1088/1361-6668/aad34c
  14. Мартиросян И.В., Покровский С.В., Осипов М.А. и др. Моделирование динамических характеристик магнитолевитационной транспортной платформы в процессе движения, разгона и торможения // Инновационные транспортные системы и технологии. – 2022. – Т. 8. – № 3. – С. 63–77. [Martirosian IV, Pokrovskii SV, Osipov MA, et al. Simulation of the maglev suspension dynamic characteristics during movement, acceleration and deceleration. Modern Transportation Systems and Technologies. 2022;8(3):63-77. (In Russ.)]. doi: 10.17816/transsyst20228363-77
  15. Anischenko IV, Osipov MA, Pokrovskii SV, et al. Magnetic Levitation Characteristics of the System of Permanent Magnet Stacks of HTS Tapes of Various Architectures. Physics of Atomic Nuclei, 2021;4(12):1982-1990. doi: 10.1134/S1063778821100045 https://link.springer.com/article/10.1134/S1063778821100045#citeas
  16. SuperOx [Internet]. [cited 2022 November 30]. Available from: https://www.superox.ru/
  17. SuNUM [Internet]. [cited 2022 November 30]. Available from: http://www.i-sunam.com/wp/sunam1-2/?ckattempt=1
  18. Zubko VV, Fetisov SS, Zanegin SY, et al. Analysis of behaviour of HTS tapes cooled by liquid nitrogen under currents more than the critical current. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2019;502:012178. doi: 10.1088/1757-899x/502/1/012178

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1

Download (91KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2

Download (40KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3

Download (54KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4

Download (45KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2022 Martirosian I.V., Osipov M.A., Starikovskii A.S., Pokrovskii S.V., Rudnev I.A.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

link to the archive of the previous title

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».