Динамические характеристики магнитого подшипника на основе высокотемпературных сверхпроводников при нарушении соосности ротора и статора

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Цель. Анализ влияния гармонических возбуждений при несоосности подшипника на силовые и механические характеристики высокооборотного магнитного подшипника на основе ленточных высокотемпературных сверхпроводящих композитов.

Методы. Численный мультифизический анализ сверхпроводящего радиально-упорного магнитного подшипника выполнен методом конечных элементов в среде инженерного моделирования Comsol Multiphysics.

Результаты. При отклонении от соосности в расположении магнитных элементов ВТСП подшипника проявляются гармонические возбуждения, вибрации и биения, приводящие к ухудшению нагрузочных характеристик устройства и снижению динамической проницаемости магнитной системы.

Заключение. Разработанная численная модель позволяет прогнозировать динамические и механические характеристики высокооборотных ВТСП подшипников может быть применена для разработки высокоскоростных роторных систем.

Об авторах

Ирина Валерьевна Мартиросян

Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»

Автор, ответственный за переписку.
Email: mephizic@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-2301-1768
SPIN-код: 3368-8809

кандидат физико-математических наук; инженер-исследователь

Россия, Москва

Дмитрий Александрович Александров

Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»

Email: cfrfcfrfdima123@gmail.com
ORCID iD: 0009-0001-7383-0094

инженер-исследователь

Россия, Москва

Сергей Владимирович Покровский

Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»

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

кандидат физико-математических наук, заведующий научно-исследовательской лаборатории

Россия, Москва

Игорь Анатольевич Руднев

Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»

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

доктор физико-математических наук, профессор, ведущий научный сотрудник

Россия, Москва

Список литературы

  1. Sun XD, Chen L, Yang ZB. Overview of bearingless permanent-magnet synchronous motors. IEEE T Ind Electron. 2013;60:5528–5538. doi: 10.1109/tie.2012.2232253
  2. Samanta P, Hirani H. Magnetic bearing configurations: theoretical and experimental studies. IEEE Trans Magn. 2008;44:292–300. doi: 10.1109/tmag.2007.912854
  3. Andriollo M, Fanton E, Tortella A. A review of innovative electromagnetic technologies for a totally artificial heart. Appl Sci. 2023;13:1870. doi: 10.3390/app13031870
  4. Rogers JG, Pagani FD, Tatooles AJ, et.al. Intrapericardial left ventricular assist device for advanced heart failure. N Engl J Med. 2017;376:451–460. doi: 10.1056/NEJMoa1602954
  5. Li XJ, Palazzolo A, Wang ZY. A combination 5-DOF active magnetic bearing for energy storage flywheels. IEEE Trans Transp Electrification. 2021;7:2344–2355. doi: 10.1109/tte.2021.3079402
  6. Wang JS, Zeng Y, Huang H, et.al. The first man-loading high temperature superconducting maglev test vehicle in the world. Physica C. 2002;378–381(1): 809-814. doi: 10.1016/S0921-4534(02)01548-4
  7. Deng Z, Zhang W, Zheng J, et al. A high-temperature superconducting maglev-evacuated tube transport (HTS Maglev-ETT) test system. IEEE Trans. Appl. Supercond. 2017;27(6):3602008. doi: 10.1109/TASC.2017.2716842
  8. Kuhn L, de Haas O, Berger D. Supratrans II–Test drive facility for a superconductor based maglev train. Elekt. Bahnen. 2012;8:461–469. doi: 10.1109/TASC.2005.849636
  9. Sotelo GG, Oliveira RAH, Costa FS, et.al. A full scale superconducting magnetic levitation vehicle operational line. IEEE Trans. Appl. Supercond. 2015;23(3):3601005. doi: 10.1109/TASC.2014.2371432
  10. Hikihara T, Moon FC. Chaotic levitated motion of a magnet supported by superconductor. Phys. Lett. A. 1994;191(3/4):279–284. doi: 10.1016/0375-9601(94)90140-6
  11. Hikihara T, Fujinami T, Moon FC. Bifurcation and multifractal vibration in dynamics of a high-Tc superconducting levitation system. Phys. Lett. A. 1997;231(3/4): 217–223. doi: 10.1016/S0375-9601(97)00305-8
  12. Coombs TA, Campbel AM. Gap decay in superconducting magneticn bearings under the influence of vibrations. Physica C. 1996;256(3):298–302. doi: 10.1016/0921-4534(95)00670-2
  13. Hull R. Superconducting bearings. Supercond. Sci. Technol. 2000;13(2):R1–R15. doi: 10.1088/0953-2048/13/2/201
  14. 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
  15. Jha AK, Matsumoto K. Superconductive REBCO Thin Films and Their Nanocomposites: The Role of Rare-Earth Oxides in Promoting Sustainable Energy. Frontiers in Physics, Review. 2019;7. doi: 10.3389/fphy.2019.00082
  16. 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. Supercond. Sci. Technol. 2015;28(4):045011. doi: 10.1088/0953-2048/28/4/045011
  17. 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
  18. 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. Technol. 2014;27:044022. doi: 10.1088/0953-2048/27/4/044022
  19. 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
  20. Selvamanickam V. High temperature superconductor (HTS) wires and tapes. 2012. pp. 34–68. doi: 10.1533/9780857095299.1.34
  21. Patel A, Baskys A, Mitchell-Williams T, et al. A trapped field of 17.7 T in a stack of high temperature superconducting tape. Supercond. Sci. Technol. 2018;31(9):09LT01. doi: 10.1088/1361-6668/aad34c
  22. SuperOx [Internet]. [cited 2023 November 30]. Available from: https://www.superox.ru/
  23. 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.) EDN: FRVRIA doi: 10.17816/transsyst20228363-77
  24. Osipov M, Anishenko I, Starikovskii A, et al. Scalable Superconductive Magnetic Bearing Based on Non-Closed CC Tapes Windings. Supercond. Sci. Technol. 2021;SUST-104182.R1. doi: 10.1088/1361-6668/abda5a
  25. 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

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Геометрия моделируемой системы: А – общая конфигурация расчетной системы; Б – схема магнитной системы одного подшипника

Скачать (310KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Нагрузочные характеристики системы ВТСП подшипников при горизонтальном смещении: зависимости силы левитации от величины смещения роторов вдоль центральной оси системы

Скачать (110KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Нагрузочные характеристики системы ВТСП подшипников при радиальном смещении: зависимости силы левитации от величины смещения роторов перпендикулярно центральной оси системы

Скачать (122KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Зависимость скорости вращения несимметричного ротора от времени для двух полных оборота подшипника

Скачать (177KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Зависимости коэффициента динамической проницаемости системы от частоты вращения подшипников

Скачать (158KB)
Метаданные

© Мартиросян И.В., Александров Д.А., Покровский С.В., Руднев И.А., 2024

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

link to the archive of the previous title

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах