Моделирование магнито-левитационных характеристик опорного магнитного подшипника на основе стопок композитных ВТСП лент

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Цель. Определение оптимальной конфигурации магнитного поля, обеспечивающей масштабируемость и высокие нагрузочные характеристики опорного ВТСП подшипника

Материалы и методы. Численный анализ ВТСП подшипников выполнен в среде моделирования Comsol Multiphysics.

Результаты. Получены распределения магнитного поля для различных конфигураций магнитных сборок ВТСП подшипника, рассмотрены кольцевой магнит, кубические магниты и секториальные постоянные магниты. Для различных геометрий ВТСП подшипников получены вертикальные и латеральные нагрузочные кривые.

Заключение. Установлено, что для достижения наиболее высокой стабильности и несущей способности сверхпроводящего подшипника при сохранении возможности масштабирования оптимальным является использование секториальных постоянных магнитов с магнитопроводом.

Об авторах

Ирина Валерьевна Мартиросян

Национальный Исследовательский Ядерный Университет

Email: mephizic@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-2301-1768
SPIN-код: 3368-8809

кандидат физико-математических наук, инженер-исследователь

Россия, Москва

Александр Сергеевич Стариковский

Национальный Исследовательский Ядерный Университет

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

инженер-исследователь

Россия, Москва

Мария Вадимовна Балакина

Национальный Исследовательский Ядерный Университет

Email: masha.ball.8530@gmail.com
ORCID iD: 0009-0006-3831-8171

студент

Россия, Москва

Сергей Владимирович Покровский

Национальный Исследовательский Ядерный Университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: sergeypokrovskii@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-3137-4289
SPIN-код: 6643-7817

кандидат физико-математических наук, заведующий научно-исследовательской лаборатории

Россия, Москва

Список литературы

  1. Mukoyama S, Nakao K, Sakamoto H, et al. Development of superconducting magnetic bearing for 300 kW flywheel energy storage system. IEEE Transactions on Applied Superconductivity. 2017;27(4):1-4. doi: 10.1109/TASC.2017.2652327
  2. Miyazaki Y, Mizuno K, Yamashita T, et al. Development of superconducting magnetic bearing for flywheel energy storage system. Cryogenics. 2016;80:234-237. doi: 10.1016/j.cryogenics.2016.05.011
  3. Oliveira R, Zeng X, Pei X, Burke R. HTS-tape magnetic bearing for ultra high-speed turbo motor. IEEE Transactions on Applied Superconductivity. 2023;33(5):1-5. doi: 10.1109/TASC.2023.3253064
  4. Kummeth P, Ries G, Nick W, Neumüller HW. Development and characterization of magnetic HTS bearings for a 400 kW synchronousHTS motor. Superconductor Science and Technology. 2004;17(5):S259. doi: 10.1088/0953-2048/17/5/032
  5. Yang W, Ji Y, Yu L, et al. Low frequency rotational loss in a high-temperature superconducting bearing and its application in micro-thrust measurement for space propulsion. Superconductor Science and Technology. 2019;33(1). doi: 10.1088/1361-6668/ab58b9
  6. Sakurai Y, Ashton P, Kusaka A, et al. Half-meter scale superconducting magnetic bearing for cosmic microwave background polarization experiments. J. Phys.: Conf. Ser. 1590. doi: 10.1088/1742-6596/1590/1/012060
  7. Ye M, Yang W, Wang Y, et al. Effect of temperature on rotation loss in a superconducting device for microthrust measurement of electric propulsion system. IEEE Transactions on Applied Superconductivity. 2015;25(3):1-4. doi: 10.1109/TASC.2015.2393555
  8. Ruiz-Ponce G, Arjona MA, Hernandez C, Escarela-Perez R. A review of magnetic gear technologies used in mechanical power transmission. Energies. 2023;16(4):1721. doi: 10.3390/en16041721
  9. Strasik M, Hull JR, Mittleider JA, et al. An overview of Boeing flywheel energy storage systems with high-temperaturesuperconducting bearings. Superconductor science and technology. 2010;23(3). doi: 10.1088/0953-2048/23/3/034021
  10. Hull JR. Superconducting bearings. Superconductor Science and Technology. 2000;13(2):R1. doi: 10.1088/0953-2048/13/2/201
  11. Namburi DK, Shi Y, Cardwell DA. The processing and properties of bulk (RE) BCO high temperature superconductors: current status and future perspectives. Superconductor Science and Technology. 2021;34(5). doi: 10.1088/1361-6668/abde88
  12. Hussein AAA, Hussein AMA, Hasan NA. Study of the properties of YBCO superconductor compound in various preparation methods: a short review. Journal of Applied Sciences and Nanotechnology. 2023;3(1):65-79. doi: 10.53293/jasn.2022.4867.1156
  13. Ogawa N, Hirabayashi I, Tanaka S. Preparation of a high-Jc YBCO bulk superconductor by the platinum doped melt growth method. Physica C: Superconductivity. 1991;177(1):101-5. doi: https://doi.org/10.1016/0921-4534(91)90304-H
  14. Sass F, Dias DHN, Sotelo GG, de Andrade Junior R. Superconducting magnetic bearings with bulks and 2G HTS stacks: comparison between simulations using H and A-V formulations with measurements. Superconductor Science and Technology. 2018;31(2):025006. doi: 10.1088/1361-6668/aa9dc1
  15. Osipov M, Anishenko I, Starikovskii A, et al. Scalable superconductive magnetic bearing based on non-closed CC tapes windings. Superconductor Science and Technology. 2021;34(3):035033. doi: 10.1088/1361-6668/abda5a
  16. Coombs TA, Wang Q, Shah A, et al. High-temperature superconductors and their large-scale applications. Nature Reviews Electrical Engineering. 2024;1(12):788-801. doi: 10.1038/s44287-024-00112-y
  17. Kurbatova E, Kurbatov P, Kuschenko E, et al. Comparison of properties of a bulk HTS and a stack of HTS tapes after FC and ZFC. J. Phys.: Conf. Ser. 2020;1559(1). doi: 10.1088/1742-6596/1559/1/012049
  18. Molodyk A, Samoilenkov S, Markelov A, et al. Development and large volume production of extremely high current density YBa2Cu3O7 superconducting wires for fusion. Scientific Reports. 2021;11(1). doi: 10.1038/s41598-021-81559-z
  19. Martirosian IV. Osipov MA, Starikovskii AS, Pokrovskii SV, Rudnev IA. Influence of cooling conditions of HTS assembly on the characteristics of a moving maglev system. Modern Transportation Systems and Technologies. 2022;8(4):46-57. doi: 10.17816/transsyst20228446-57
  20. Shen B, Grilli F, Coombs T. Overview of H-formulation: A versatile tool for modeling electromagnetics in high-temperature superconductor applications. IEEE access. 2020;8:100403-100414. doi: 10.1109/ACCESS.2020.2996177

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Базовая геометрия опорного ВТСП подшипника с кольцевым постоянным магнитом (слева) и сечение магнитной системы с геометрическими размерами (справа)

Скачать (173KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Конфигурации магнитного основания опорного ВТСП подшипника: слева – кубические постоянные магниты; справа – секториальные постоянные магниты; красными стрелками обозначено направление намагниченности ПМ

Скачать (129KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Зависимости силы левитации от величины магнитолевитационного зазора между стопками ВТСП лент и магнитным основанием подшипника для различных конфигураций блока магнитного основаня; высота кольца магнитопровода составляет 10 мм

Скачать (222KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Гистограма энергетических потерь в ВТСП элементе подшипника для различных конфигураций блока магнитного основания

Скачать (632KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Зависимости силы левитации от радиуса СМП при постоянном количестве ВТСП лент в стопке (20 ВТСП лент) и зависимости силы левитации от числа ВТСП лент в стопке при постоянном радиусе СМП (радиус 25 мм)

Скачать (175KB)
Метаданные

© Мартиросян И.В., Стариковский А.С., Балакина М.В., Покровский С.В., 2025

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

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».