К вопросу разработки систем подвеса на постоянных магнитах для транспортных систем

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Цель: выработать рекомендации по разработке оптимальных конструктивных схем систем из постоянных магнитов, предназначенных для создания силы подвеса.

Методы: электромагнитное взаимодействие в системе описывалось с помощью классической теории поля, использовался принцип суперпозиции, расчет сил выполнялся с помощью метода зеркальных отображений и квадратурных формул Чебышева.

Результаты: увеличение количества рядов магнитов с чередующейся полярностью приводит к возрастанию результирующей напряженности размагничивающего поля, а в случае без чередования полярностей наблюдается обратный эффект. Сила подвеса достигает максимума при определенном расстоянии между рядами из постоянных магнитов. Боковая сила в системе подвеса горизонтального типа достигает максимума при определенной величине поперечного смещения. Регулировка несущей способности подвеса изменением размеров поперечных сечений постоянных магнитов сопровождается увеличением расхода их магнитного материала. Наличие ферромагнитной шины значительно улучшает характеристики подвеса и благотворно влияет на устойчивость подвеса.

Заключение: целесообразно использование многорядных структур на путевом полотне и на экипаже с определенным шагом установки магнитных полос с чередующейся полярностью, причем на величину электромагнитных сил влияет расстояние между полосами. Выбор размеров поперечного сечения постоянных магнитов должен осуществляется с учетом конкретных требований к системе подвеса, принимая во внимание обратимость процесса перемагничивания.

Об авторах

Константин Константинович Ким

Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I

Автор, ответственный за переписку.
Email: kimkk@inbox.ru
ORCID iD: 0000-0001-7282-4429
SPIN-код: 3278-4938

доктор технических наук, профессор

Россия, Санкт-Петербург

Ирина Михайловна Карпова

Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I

Email: legiero@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-1197-0753
SPIN-код: 7820-7708

кандидат технических наук, доцент

Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Ким К.К. Системы электродвижения с использованием магнитного подвеса и сверхпроводимости. – М.: ГОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2007. – 360 с. [Kim KK. Sistemy elektrodvizheniya s ispol'zovaniem magnitnogo podvesa i sverhprovodimosti. Moscow: GOU “Uchebno-metodicheskij centr po obrazovaniyu na zheleznodorozhnom transporte”; 2007. 360 p. (In Russ.)].
  2. Магнитолевитационный транспорт: научные проблемы и технические решения / под ред. Ю.Ф. Антонова, А.А. Зайцева. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2015. – 612 с. [Zaitsev AA, Antonov YuF, editors. Magnitolevitacionnyj transport: nauchnye problemi i tekhnicheskie resheniya. Moscow: FIZMATLIT; 2015.612 р. (In Russ.)]. Ссылка активна на: 02.02.2019.Доступно по: https://b-ok.org/book/2910926/a2ce27
  3. Bins KJ, Lawrenson P. Analysis and computation of electric and magnetic problems. Oxford: Pergamon Press; 1963. 376 p.
  4. Демирчян К.С., Чечурин В.Л. Машинные расчеты электромагнитных полей. – М.: ВШ, 1986. – 240 с. [Demirchyan KS, Chechurin VL. Mashinnye raschety elektromagnitnyh polej. Moscow: VSh; 1986. 240 p. (In Russ.)].
  5. Flankl M, Wellerdieck T, Tüysüz A, Kolar JW. Scaling laws for electrodynamic suspension in high-speed transportation. IET Electric Power Applications. 2017;12(3):357-364. doi: 10.1049/iet-epa.2017.0480
  6. Chin JC, Gray JS, Jones SM, Berton JJ. Open-Source Conceptual Sizing Models for the Hyperloop Passenger Pod. 56th AIAA/ASCE/AHS/ASC Structures, Structural Dynamics, and Materials Conference. 5–9 January 2015. Kissimmee, Florida. doi: 10.2514/6.2015-1587
  7. Janzen R. Trans Pod Ultra-High-Speed Tube Transportation: Dynamics of Vehicles and Infrastructure. Procedia Engineering.2017;199:8-17. doi: 10.1016/j.proeng.2017.09.142
  8. Beach AE. The Pneumatic Tunnel Under Broadway, NY. Scientific American. 1870;22(10):154-156. doi: 10.1038/scientificamerican03051870-154
  9. Oettershagen P. Perpetual flight with a small solar-powered UAV: Flight results, performance analysis and model validation. 2016. IEEE Aerospace Conference, Big Sky, MT, 2016. doi: 10.1109/AERO.2016.7500855
  10. Evstaf’ev AM, Nikitin VV, Telichenko SA. Energy Converters for Hybrid Traction Power Systems Used in Electric Transport. Russ. Electr. Engin. 2020;91:77-81. doi: 10.3103/S1068371220020042
  11. Nikitin VV, Sychugov AN, Rolle IA, et al. Calculations of the Parameters and Simulation of the Operation of Nonlinear Surge Arresters for AC Rolling Stock. Russ. Electr. Engin. 2020;91:87-92. doi: 10.3103/S1068371220020078
  12. Valinsky OS, Evstaf’ev AM, Nikitin VV. The Effectiveness of Energy Exchange Processes in Traction Electric Drives with Onboard Capacitive Energy Storages. Russ. Electr. Engin.2018;89:566-570. doi: 10.3103/S1068371218100103
  13. Nikitin VV, Marikin AN, Tret’yakov AV. Generator cars with hybrid power plants. Russ. Electr. Engin. 2016;87:260-265. doi: 10.3103/S1068371216050138
  14. Baiko AV, Nikitin VV, Sereda EG. Autonomous power systems with synchronous generators and hydrogen energy sources. Russ. Electr. Engin.2015;86:479-484. doi: 10.3103/S1068371215080027

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Магнитные системы горизонтального (а, б) и вертикального типа (в, г)

Скачать (24KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Расчетная схема ПМ

Скачать (13KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Представление полюсных поверхностей слоями фиктивных магнитных зарядов

Скачать (24KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Зависимость силы подвеса от количества полос

Скачать (27KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Зависимость боковой силы от бокового смещения

Скачать (28KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Зависимости величины воздушного зазора от бокового смещения

Скачать (29KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Расчетная схема для метода зеркальных отображений

Скачать (28KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Зависимость минимально допустимого отношения сторон сечения магнита от |Hпер / Jr|

Скачать (38KB)
Метаданные

© Ким К.К., Карпова И.М., 2022

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

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).