Естественные и технические науки, № 6, 2012
Физика конденсированного состояния
Ермолаев Ю.С., кандидат физико-математических наук Руднев И.А., кандидат физико-математических наук, доцент (Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»)
О ВЛИЯНИИ ДИАМЕТРА МАГНИТА НА СИЛУ ЛЕВИТАЦИИ В СИСТЕМЕ СВЕРХПРОВОДНИК - МАГНИТ
Экспериментально исследовано влияние диаметра магнита на силу левитации в системе сверхпроводник - магнит. Обнаружено, что сила левитации имеет максимальное значение при диаметре магнита, превышающем диаметр сверхпроводника на 20-80 %.
Ключевые слова: высокотемпературные сверхпроводники, магнитный подшипник, сила левитации, оптимизация параметров.
ABOUT THE EFFECT OF MAGNET'S DIAMETER ON THE LEVITATION FORCE IN SUPERCONDUCTOR - MAGNET SYSTEM
The effect of magnet's size on levitation force in superconductor - magnet system was investigated experimentally. It was found that levitation force has maximum at magnet diameter larger than superconductor diameter for 20-80 %.
Keywords: high temperature superconductors, magnetic bearing, magnetic levitation, parameters optimization.
При разработке сверхпроводниковых подшипников представляет интерес как увеличение силы левитации в системе сверхпроводник-магнит (т.е. улучшение нагрузочной характеристики подшипника), так и минимизация стоимости подшипника [1-7]. В связи с этим полезно знать, как сила левитации зависит от параметров системы. В данном сообщении приведены экспериментальные данные по влиянию размеров магнита на силу левитации.
Исследована система из высокотемпературного сверхпроводника (ВТСП) и магнита в форме диска, ориентированных соосно. Измеряли силу левитации Fz между ВТСП и магнитом в зависимости от расстояния между ними z на установке, описанной в [1]. Измерения проводились при Т=77 К на образце плавленно-текстурированной керамики УВа2Сиз07-х диаметром 14 мм, толщиной 2 мм. Ось c ориентирована нормально к верхней поверхности образца (т.е. параллельно оси симметрии). Использованы Nd-Fe-B магниты с диаметрами 5, 8, 10, 15, 18, 20, 25, 30 и 40 мм, толщиной 10 мм, марки N42 (что соответствует остаточной индукции 1.30-1.33 Тл). Минимальный зазор z между сверхпроводником и магнитом был 2 мм.
Для каждого магнита измерялась зависимость Fz(z) в режиме охлаждения в нуле-
Рис. 1. Зависимость отталкивающей силы гер от диаметра магнита Бт в режиме 2ЕС.
Естественные и технические науки, № 6, 2012
DJDs
-0.4
-0.8
-1.2 -
-1.6 L
Рис. 2. Зависимость притягивающей силы Fz аиг от диаметра магнита Бт в режиме FC.
вом поле (ZFC). Из этих данных выбирали значение Fz гер, соответствующее минимальному г (как правило, это максимальная отталкивающая сила на кривой Fz(z)). Их этих данных получали зависимость предельной отталкивающей силы Fz гер от диаметра магнита Бт. (рисунок 1). Наблюдается максимум силы Fz гер, при Вт/Бц ~ (1.2-1.5), здесь Бц - диаметр сверхпроводника. Аналогичные измерения проведены в режиме охлаждения в магнитном поле ^С). Из зависимостей Fz(z), сделанных с каждым магнитом по отдельности, выбраны значения Fz Шг, соответствующие максимальной притягивающей силе. Полученная зависимость силы Fz а№ от Бц приведена на риссунке 2. Также наблюдается максимум предельной притягивающей силы Fz аШ при Бт ~ (1.2-1.8)-^.
0
Таким образом экспериментально установлено, что что как предельная отталкивающая сила Fz rep, так и предельная притягивающая сила Fz attr испытывает максимум при диаметре магнита немного превышающем диаметр сверхпроводника (на 20-80 %).
Работа выполнена при поддержке Минобрнауки РФ, ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы», ГК № 16.740.11.0690.
ЛИТЕРАТУРА
1. Ю.С. Ермолаев, И.А. Руднев, Приборы и техника эксперимента, 2004, №1, 167-168.
2. Ю.С. Ермолаев, И.А. Руднев, Письма в ЖТФ, 2005, т.31, в.24, с.60-66.
3. I.A. Rudnev, Yu.S. Ermolaev, Journal of Physics: Conf. Ser., 2006, V.43, pp.983-986.
4. Ю.С. Ермолаев, И.А. Руднев, Инженерная физика, 2006, №4, с.45-50.
5. И.А. Руднев, Ю.С. Ермолаев, ЖЭТФ, 2007, т.132, в.1(7), стр. 290-293.
6. I.A. Rudnev, Yu.S. Ermolaev, Journal of Physics: Conf. Ser., 2008, V.97, pp. 012006-4.
7. И.А. Руднев, Ю.С. Ермолаев, Инженерная физика, 2008, №2, с.23-25.
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.