Разработка магнитного подшипника на основе высокотемпературных сверхпроводящих материалов

• Автор: Грибанов, Сергей Владимирович
• Шифр специальности: 05.09.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 131 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

Глава 1. Анализ существующих конструкций магнитных подшипников

1.1. Классификация и обзор магнитных подшипников

1.2. Цель работы. Основные решаемые задачи

Глава 2. Методика моделирования систем с элементами из ВТСП материалов

2.1. Метод анализа магнитного поля

2.2. Экспериментальные исследования образца ВТСП материала в виде диска для осесимметричной модели

2.3. Обоснование применения модели ВТСП

2.4. Экспериментальные исследования образца ВТСП материала в виде прямой призмы для трехмерной модели

Глава 3. Оптимизация конструкции магнитной системы подшипника

3.1. Метод оптимизации размеров постоянных магнитов в магнитной системе подшипника
3.2. Сравнительный анализ и выбор конструкции магнитной системы подшипника
3.2.1 Кольцевые магниты с осевой намагниченностью
3.2.2 Кольцевые магниты с радиальной намагниченностью
3.3. Анализ результатов исследованных магнитных систем
Глава 4. Результаты экспериментальных исследований разработанной магнитной системы подшипника
4.1. Секториальные постоянные магниты
4.2. Конструкция магнитной системы магнитного подшипника
4.3. Входной контроль постоянных магнитов в кольцах Гельмгольца

4.4. Испытание магнитного подшипника
Заключение
Литература
Приложение!

ВВЕДЕНИЕ
В 1933 году В.Ф. Мейснер и Р. Оксенфельд продемонстрировали, что ранее открытые сверхпроводящие материалы вместе с полным исчезновением электрического сопротивления при его охлаждении ниже критической температуры, одновременно являются еще и идеальными диамагнетиками, то есть полностью выталкивают внешнее магнитное поле из своего объема. Эффект Мейснера в явлении сверхпроводимости открыл широчайшие возможности для практического применения. Единственное что сдерживало развитие этих технологий, чрезвычайно низкая температура перехода в сверхпроводящее состояние. Существенный вклад в развитие внесли высокотемпературные сверхпроводники, начало исследований в этой области было положено в 1986 году, когда Й.Г. Беднорц и К.А. Мюллер обнаружили явление сверхпроводимости у оксидной керамики. Явление высокотемпературной сверхпроводимости позволило существенно ускорить темпы развития, за счет значительного снижения затрат на поддержание нужной температуры. Вызвано это более высокой температурой перехода в сверхпроводящее состояние этих материалов, которая существенно превышает температуру кипения жидкого азота.
Наиболее интересные применения такого эффекта сверхпроводимости были отражены в электроаппаратостроении, у таких устройств как токоограничители, двигатели на сверхпроводниках и магнитные подшипники. При создании сверхпроводящих магнитных подвесов и подшипников, не требуется электронная система управления без которой невозможно сделать магнитный подшипник на одних только постоянных магнитах. А использование в таких подшипниках высокотемпературных сверхпроводящих (ВТСП) материалов существенно снижало затраты на конструкцию системы охлаждения и поддержание подшипника в работоспособном состоянии. Широкому внедрению таких подшипников

где Хе = (у] — У2)/(У1 + Уг)" указывает изменение электрических проводимостей граничащих сред.
В системе интегро-дифференциальных уравнений (4)-(6) искомыми представлены распределенные источники: два объемных векторных I и М и поверхностный скалярный д . В деталях магнитной системы из ВТСП намагниченность исключена и модель содержит только токи и заряды. Для плотности тока в ВТСП такая аппроксимация равномерно распределяет ток по всему элементарному объему и его плотность может не совпадать с критической, как в модели Бина. Точность аппроксимации асимптотически улучшается с увеличением числа выделенных дискрет и, соответственно, уменьшением размеров элементарных областей.
В конструкциях с осевой симметрией и плоскопараллельных исключаются заряды так как граничные условия для Е выполняются автоматически.
2.2. Экспериментальные исследования образца ВТСП материала в виде диска для осесимметричной модели.
Экспериментальные исследования проводились на базе “Всероссийского электротехнического института им. Ленина” (ФГУП В ЭИ). В ходе эксперимента проводилось исследование нескольких экземпляров ВТСП дисков с диаметром 38 мм и толщиной 4.8 мм выполненных из иттриевой керамики УВагСиъ01_& рис 2.2.