CC BY
0МАГНИТНЫЕ И МЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ БЕСКОНТАКТНЫХ СВЕРХПРОВОДЯЩИХ МУФТ.
Осипов М.А., Мартиросян И.В., Стариковский А.С., Покровский С.В.
Национальный исследовательский ядерный университет МИФИ, Москва, Россия, maosipov1@mephi. ru
В настоящее время высокотемпературные сверхпроводящие (ВТСП) кинетические накопители энергии (КНЭ) всё чаще находят применение в областях аэрокосмической промышленности, транспорта, экологически чистого производства и хранения электроэнергии [1]. Принцип работы такого устройства основан на преобразовании механической энергии массивного маховика в электрическую энергию и обратно. Однако для функционирования такого устройства необходимо наличие бесконтактной электромагнитной муфты, связывающей маховик и двигатель/генератор. Муфты на постоянных магнитах [2] позволяют достигать высоких сил сцепления, но требуют механического разведения частей муфты для размыкания в режиме сохранения энергии, нестабильны и не обладают демпфирующими свойствами. Альтернативой могут быть муфты на основе сверхпроводников. Поскольку концепция кинетического ВТСП накопителя энергии заведомо предполагает наличие криогенной системы охлаждения, интеграция сверхпроводящей магнитной муфты в состав устройства не требует существенных конструкционных изменений.
В данном докладе представлены новые результаты численных расчетов маг-нитосиловых характеристик сборок из ВТСП лент для геометрий, характерных для элементов кинетических накопителей энергии, рассмотрены магнитные и механические характеристики магнитной муфты на основе ленточных ВТСП композитов. Рассмотрены различные конструкции магнитной муфты, выступающей в роли передаточного механизма для кинетического ВТСП накопителя энергии. Проведено сравнение силовых и механических характеристик магнитных муфт на основе постоянных магнитов и магнитных муфт на основе композитных ВТСП лент. Рассмотрены как радиальные, так и аксиальные конфигурации магнитных приводов. Численное моделирование выполнялось методом конечных элементов в среде инженерного моделирования Comsol Multiphysics с использование смешанной А-Т-Н формулировки. Была проведена верификация численных моделей путем сравнения результатов численного моделирования с экспериментальными данными по измерению силы магнитосилового взаимодействия между магнитными элементами конструкции каждой муфты.
Разработанная модель была использована для оптимизации сверхпроводящей муфты и расчета её характеристик. Результаты моделирования свидетельствуют о том, что ВТСП муфты могут иметь нагрузочные характеристики, схожие с традиционными устройствами на основе постоянных магнитов, но значительно превосходить их по демпфирующей способности.
Работа выполнена в рамках Госзадания (проект FSWU-2022-0013) при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ
Литература
1. Amiryar M. E., Pullen K. R. //Applied Sciences. - 2017. - Т. 7. - №. 3. - С. 286.
2. Cong M., Liu K. // Recent patents on engineering. - 2010. - Т. 4. - № 2. - С. 7-14.
