YBCO süperiletkeni ile manyetik kılavuzlama yolu arasındaki manyetik kuvvet özelliklerinin hibrit maglev uygulamaları için incelenmesi

Abstract

Manyetik olarak havalanmış taşıma sistemlerinin (Maglev) teknolojik uygulanabilirliğinin istenen düzeye getirilmesi için manyetik kaldırma ve kılavuzlama kuvveti değerlerinin artırılması gerekmektedir. Geleneksel Maglev sistemlerinde manyetik kılavuzlama yolu (PMG) ile süperiletken numune arasındaki kılavuzlama kuvveti belli bir değerde olmasına rağmen, manyetik kaldırma kuvvetinin istenen düzeyde olmadığı yapılan çalışmalarda görülmüştür. Maglev sistemlerinin manyetik kaldırma kuvveti, kılavuzlama kuvveti ve manyetik kuvvet sabiti (stiffness) değerlerinin artırılmasının amaçlandığı bu çalışmada öncelikle Manyetik Kaldırma Kuvveti Ölçüm Sistemi tasarlanmdı ve imal edildi. Gerçekleştirilen çalışmada son zamanlarda literatürde kullanılan geleneksel PMG ve iki kutuplu Halbach PMG'nin farklı boyutlarının ve ayrıca literatürden farklı olarak üç kutuplu Halbach PMG ve süperiletken haznedeki ilave PM dizilimlerinin, Maglev sistemlerinin manyetik kuvvet özelliklerine etkisi incelendi. Deneyler öncesinde COMSOL Multiphysics 4.2a paket program ile farklı PMG'lerin manyetik alan modellemesi yapıldı ve böylece optimum manyetik alan dağılımları belirlendi. Bu çalışmada farklı HTS‒PMG için farklı soğutma yüksekliklerinde (CH) ve farklı soğutma şartlarında (FC ve ZFC) ölçümler gerçekleştirildi. Yapılan çalışmalarda elde edilen manyetik kuvvet ve kuvvet sabiti değerlerinin genelde literatürden büyük olduğu gözlendi. Ayrıca süperiletkenlerle birlikte uygun konum ve doğrultuda kullanılan ilave mıknatısların, hibrit Maglev sistemlerinin taşıma kapasitelerinin artırılması için yararlı olduğu sonucuna varıldı. Bu çalışmadan elde edilen sonuçların uluslararası alanda Maglev sistemlerinin teknolojik uygulanabilirliğinin artmasına ve ülkemizde bu alandaki teknik bilgi birikiminin gelişimine büyük oranda katkı sağlayacağı düşünülmektedir. To enhance the technological applicability of the Maglev systems the magnetic levitation and guidance force values must be increased. In conventional Maglev systems, although the guidance force values between the magnetic guideway and superconductors are good, it was observed from the studies that magnetic levitation force is not at desired level. The goal of this study is to increase the magnetic levitation force, guidance force and magnetic stiffness values. For this purpose, firstly the Magnetic Force Measurement System was designed and fabricated. In the performed study, effect of different dimensions of the conventional PMG and two pole Halbach PMG used in literature frequently and additional onboard PM on the magnetic force properties of Maglev systems were investigated. Before the experiments, the magnetic field profiles of different permanent magnetic guideways (PMG) were modelled via COMSOL Multiphysics 4.2a package and thus optimum magnetic field distributions were determined. The measurements for different HTS‒PMG were done in different cooling heights (CH) and different cooling conditions (FC and ZFC). In the performed studies, the magnetic levitation force, guidance force and magnetic stiffness values were determined generally big as compared to the literature. Also, it is concluded that the additional permanent magnets that are used in appropriate positions and directions with superconductors are useful to enhance the load capacity of the hybrid Maglev systems. It is believed that the results of this study will make a contribution to enhancement of technological applicability of the Maglev systems and the scientific knowledge in our country.