2021, Osipov, M. A., Pokrovskii, S. V., Abin, D. A., Starikovskii, A. S., Anischenko, I. V., Veselova, S. V., Rudnev, I. A., Осипов, Максим Андреевич, Покровский, Сергей Владимирович, Абин, Дмитрий Александрович, Стариковский, Александр Сергеевич, Мартиросян, Ирина Валерьевна, Веселова, Светлана Владимировна, Руднев, Игорь Анатольевич

© 2021, Pleiades Publishing, Ltd.Abstract: The contemporary composite high-temperature superconducting tapes (HTS tapes) are an advanced material for development of systems based on magnetic levitation. Development of levitation systems requires awareness on information on the effect of various external factors on levitation characteristics of the tapes. One of these factors is external mechanical pressure. For comprehension of the processes of deterioration of transport and levitation characteristics originating under mechanical loads on the stacks of composite HTS tapes, the effect of pressure on the critical current and levitation properties of the HTS tapes was investigated. The compression took place in the direction perpendicular to the plane of tape. The pressure varied from 0 Pa to 695 MPa, which corresponded to the force of impact of 10 kN on the stack of fragments of HTS tapes of 12 × 12 mm2. The measurements of critical current on applied pressure both for individual tapes and for the stacks of three and five tapes were carried out. Also, the investigation of effect of compression on the levitation force of the stack of 50 tapes was carried out. The theoretical model based on the finite element method implemented with use of the Comsol Multiphysics software package was developed to analyze the obtained experimental results. On the basis of the evidence found, it can be inferred that, at uniform compression of an individual tape and stacks of tapes with small thickness (up to five tapes), deterioration of characteristics of the HTS tape takes place mainly at the boundary of the area of influence, owing to existence of bending deformation. Deterioration of the critical current and levitation force of the HTS tapes under pressures to 695 MPa was not found outside the boundaries of the impact. However, at compression of large stacks of tapes (50 units), though a boundary of compression is absent, inhomogeneous deformation of the layers of the tape proceeds, which can be produced by local flexural deformations determined by fluctuations of both shape of the tapes and thickness of the layers in individual tapes. This is responsible for a linear decrease in the levitation force with increase in pressure.

2023, Руднев, И. А., Подливаев, А. И., Абин, Д. А., Покровский, С. В., Осипов, М. А., Стариковский, А. С., Стариковский, Александр Сергеевич, Руднев, Игорь Анатольевич, Абин, Дмитрий Александрович, Покровский, Сергей Владимирович, Подливаев, Алексей Игоревич, Осипов, Максим Андреевич

Изобретение относится к электротехнике, а именно к области бесконтактных магнитных подшипников с использованием высокотемпературных сверхпроводящих (ВТСП) лент второго поколения, и может найти применение при конструировании электротехнических устройств различного назначения с массивным вращающимся ротором/валом при бесконтактной передачи момента вращения неподвижному объекту. Технический результат заключается в обеспечении возможности перемещения положения ротора вдоль статора в процессе работы устройства для бесконтактной передачи момента вращения неподвижному объекту, а также возможности осуществления бесконтактного торможения устройства без его остановки. Бесконтактный сверхпроводящий магнитный подшипник состоит из статора в виде полой трубы, выполненной из немагнитного материала, на внешнюю поверхность которой намотаны сверхпроводящие обмотки, системы охлаждения ВТСП-лент и ротора, выполненного из немагнитного материала, причем оси симметрии ротора и статора совпадают. Ротор и статор размещены в корпусе. На одном из краев статора на его внешней поверхности вокруг трубы расположен первый цилиндрический держатель с осью симметрии, совпадающей со статором, с размещенными в нем вплотную друг к другу одинаковыми постоянными магнитами, образующими ряды вдоль оси симметрии статора, причем количество рядов не менее 4 штук. Магниты в центральных рядах держателя имеют одинаковое направление намагниченности вдоль радиального направления, перпендикулярного оси симметрии, а магниты в крайних рядах имеют направление намагниченности, противоположное центральным магнитам. За держателем расположены две сверхпроводящие обмотки, выполненные из ВТСП-лент второго поколения. Длина каждой обмотки равна расстоянию от держателей магнитов до обмотки и расстоянию между обмотками. Как минимум одна из обмоток имеет правую винтовую симметрию, вторая обмотка - левую винтовую симметрию. Каждая из этих двух обмоток представляет собой двухзаходную спираль, состоящую из двух идущих рядом вплотную друг к другу одинаковых ВТСП-лент второго поколения. За обмотками на внешней поверхности статора на расстоянии, равном расстоянию между обмотками, расположен второй идентичный первому держатель с размещенными в нем постоянными магнитами. Внутри статора расположен цилиндрический ротор в виде стержня, на внешней поверхности которого намотаны 4 сверхпроводящие обмотки. Причем 2 обмотки расположены напротив обмоток статора и полностью идентичны им, а две другие обмотки расположены напротив держателей постоянных магнитов. Каждая из этих обмоток состоит из более чем одной ВТСП-ленты, ширина которой не более, чем ширина одного из постоянных магнитов. На одном из торцов ротора расположен внешний источник вращения. 4 ил.

2023, Абин, Д. А., Руднев, И. А., Стариковский, А. С., Покровский, С. В., Веселова, С. В., Осипов, М. А., Батулин, Р. Г., Киямов, А. Г., Федин, П. А., Прянишников, К. Е., Кулевой, Т. В., Осипов, Максим Андреевич, Руднев, Игорь Анатольевич, Покровский, Сергей Владимирович, Стариковский, Александр Сергеевич, Веселова, Светлана Владимировна, Абин, Дмитрий Александрович

Исследовано влияние облучения ионами Cu+ с энергией E = 6.3 эВ на кристаллическую структуру и критические характеристики высокотемпературных сверхпроводников на основе меди в режиме создания радиационных дефектов. Показана деградация сверхпроводящих свойств, рост параметров решетки и величины относительных напряжений, обусловленных беспорядком, вдоль оси c с увеличением флюенса вплоть до полного исчезновения сверхпроводящих свойств при флюенсе F = 1.5 ∙ 1014 см–2.

2021, Veselova, S., Osipov, M., Starikovskii, A., Anishenko, I., Pokrovskii, S., Abin, D., Rudnev, I., Веселова, Светлана Владимировна, Осипов, Максим Андреевич, Стариковский, Александр Сергеевич, Мартиросян, Ирина Валерьевна, Покровский, Сергей Владимирович, Абин, Дмитрий Александрович, Руднев, Игорь Анатольевич

© Published under licence by IOP Publishing Ltd.In this work, the phenomena of electromigration in samples of HTSC tapes of the 2nd generation was investigated. Samples of REBa2Cu3O7-x (REBCO, where RE is a rare earth element) were used in the form of a copper-plated tape. A superconducting bridge was preliminarily formed on the surface of the tape by the method of chemical etching (to decrease the total value of critical current). The sample was exposed by a direct current of I = 0.9Ic . The duration of exposure was up to 350 hours. The value of the current density in the area of the bridge was J = 1.38 1010A/m2. The measurements were carried out at liquid nitrogen temperature (77 K). The influence of the electric current flow on the value of the sample critical current is controlled at the selected time intervals. The experiment showed high stability of the tape under the specified conditions.

2024, Покровский, С. В., Руднев, И. А., Мартиросян, И. В., Осипов, М. А., Стариковский, А. С., Абин, Д. А., Абин, Дмитрий Александрович, Осипов, Максим Андреевич, Стариковский, Александр Сергеевич, Руднев, Игорь Анатольевич, Покровский, Сергей Владимирович, Мартиросян, Ирина Валерьевна

Изобретение относится к области электротехники, а именно к устройствам бесконтактной передачи крутящего момента с ведущего вала на ведомый и расцепления его. Технический результат заключается в увеличении стабильности вращения ведомого вала и подшипников кинетического накопителя энергии, а также в возможности осуществления бесконтактного расцепления муфты без механического воздействия. Сверхпроводящая магнитная муфта для кинетического накопителя энергии состоит из двух цилиндрических полумуфт. Ведущая полумуфта соединена с внешним приводом движения и содержит держатель с постоянными магнитами, а ведомая полумуфта размещена в охлаждаемой криорефрижератором вакуумной камере на ведомом валу вращения. Оси симметрии двух полумуфт и вала совпадают. Ведущая полумуфта содержит держатель в пазах которого расположено не менее одного постоянного магнита таким образом, чтобы создаваемое ими магнитное поле не обладало вращательной симметрией относительно оси вышеупомянутого вала, а ведомая полумуфта содержит держатель, на поверхности которого, обращенной к постоянным магнитам ведущей полумуфты расположено не менее одного высокотемпературного сверхпроводящего элемента, таким образом, что возникающее от постоянных магнитов ведущей полумуфты магнитное поле проникает в сверхпроводящие элементы. А вокруг боковой поверхности ведомой полумуфты с зазором, обеспечивающим возможность вращения упомянутого выше вала с размещенной на ней ведомой полумуфтой, эквидистантно с ней установлен полый цилиндрический медный экран, имеющий плотный механический контакт с криорефрижератором. На внешнюю поверхность цилиндрического медного экрана противоположную стороне, обращенной к вышеупомянутому крутящемуся валу, намотан нагреватель. 3 ил.

2024, Покровский, С. В., Руднев, И. А., Мартиросян, И. В., Осипова, М. А., Стариковский, А. С., Абин, Д. А., Осипов, Максим Андреевич, Покровский, Сергей Владимирович, Руднев, Игорь Анатольевич, Мартиросян, Ирина Валерьевна, Абин, Дмитрий Александрович, Стариковский, Александр Сергеевич

Изобретение относится к области электротехники, а именно к устройствам бесконтактной передачи крутящего момента. Магнитная цилиндрическая муфта на основе стопок ВТСП лент для кинетического накопителя энергии состоит из двух цилиндрических полумуфт. Ведущая полумуфта содержит постоянные магниты, а ведомая полумуфта размещена в охлаждаемой криорефрижератором вакуумной камере. На внешней поверхности ведущей полумуфты размещены не менее одного ряда постоянных магнитов. На внутренней поверхности ведомой полумуфты напротив каждого постоянного магнита расположены стопки ВТСП лент. Количество стопок совпадает с количеством постоянных магнитов. Вокруг боковой поверхности ведомой цилиндрической полумуфты с зазором установлен полый цилиндрический медный экран, имеющий плотный механический контакт с криорефрижератором. На внешней поверхности цилиндрического медного экрана, на противоположной стороне, обращенной к вышеупомянутой ведомой полумуфте, намотан нагреватель. Достигается увеличении стабильности вращения ведомого вала. 2 ил.

2023, Абин, Д. А., Осипов, М. А., Стариковский, А. С., Руднев, И. А., Столбунов, В. С., Кулевой, Т. В., Федин, П. А., Стариковский, Александр Сергеевич, Осипов, Максим Андреевич, Абин, Дмитрий Александрович, Руднев, Игорь Анатольевич

Высокотемпературные сверхпроводящие (ВТСП) композитные ленты второго поколения – перспективные материалы для разработки источников высоких магнитных полей, в том числе для ускорителей и токамаков, где сверхпроводники могут подвергаться длительному воздействию радиационного излучения. Такое воздействие приводит к появлению дефектов в сверхпроводниках, наличие которых может приводить как к снижению токонесущей способности ВТСП вследствие деградации сверхпроводящего слоя, так и к увеличению, вследствие образования дополнительных центров пиннинга для вихрей магнитного поля. В данной работе было проведено моделирование процессов дефектообразования при облучении протонами с энергией Е = 6–20 МэВ как одиночной ленты, так и стопки из 10 ВТСП лент. Полученные результаты были проверены экспериментально при облучении стопки из 10 ВТСП лент протонами с энергией E = 6 МэВ и флюенсом до 5 ⋅ 1015 см–2. Для экспериментальных исследований использовалась промышленная ВТСП лента SuperOx с двусторонним медным покрытием толщиной 20 мкм. Показано, что для облучения протонами с энергией E = 6 МэВ, излучение практически не проходит сквозь одиночную ленту, что подтверждается тем фактом, что критический ток сверхпроводника падает только в первом слое стопки ВТСП-лент, а величина критической температуры для этого слоя отличается менее чем на 0.5% по сравнению с необлучённой лентой. Сделан вывод, что в реальных системах ВТСП-ленты могут быть легко защищены от излучения с энергией Е = 6 МэВ, но при увеличении энергии требуется более сложная конструкция защиты.Перспективные конструкционные материалы

2024, Руднев, И. А., Мартиросян, И. В., Осипов, М. А., Стариковский, А. С., Абин, Д. А., Абин, Дмитрий Александрович, Осипов, Максим Андреевич, Руднев, Игорь Анатольевич, Стариковский, Александр Сергеевич, Мартиросян, Ирина Валерьевна

Использование: для электротехнических устройств. Сущность изобретения заключается в том, что комбинированный сверхпроводящий магнитный подшипник состоит из статора в виде полой трубы, изготовленного из немагнитного материала с высокой теплопроводностью, на внешней стороне которого выполнены сверхпроводящие обмотки, каждая из которых представляет собой намотанную слоями ВТСП-ленту, системы охлаждения ВТСП-лент и ротора, выполненного из немагнитного материала, на котором в пазах расположены постоянные магниты, причем геометрические центры каждой намотки ВТСП-лент статора и каждого ряда магнитов ротора расположены друг напротив друга, кроме того, оси симметрии ротора и статора совпадают. На одном из краев статора на его внешней поверхности вокруг трубы расположены стопки ВТСП-лент, состоящие из 1-100 слоев, причем стопки ВТСП-лент установлены внахлест с образованием полой сверхпроводящей призмы с толщиной стенок 12 мм, в основании которой лежит правильный многоугольник, причем количество сторон многоугольника определяется диаметром вышеупомянутой трубы, далее от полой сверхпроводящей призмы на расстоянии до 20 мм на внешней поверхности вышеупомянутой трубы устанавливаются друг за другом вдоль вертикальной оси трубы 5+4 n, где n=0, 1,2n, намоток ВТСП-лент шириной 12 мм, причем каждая намотка ВТСП-лент состоит от 1 до 70 слоев и покрыта слоем теплоизоляционного материала, вокруг статора напротив намоток из ВТСП-лент на расстоянии не более 30 мм от верхнего слоя намотки расположен цилиндрический ротор из немагнитного материала, на внутренней стороне которого в пазах закреплены 5+4 n, где n=0, 1, 2…n, рядов постоянных магнитов с размерами 10×10×10 мм, кроме того, ряды магнитов расположены на расстоянии 2 мм друг от друга в вертикальном направлении с образованием магнитной сборки Халбаха, причем геометрические центры каждой намотки ВТСП-лент и каждого ряда магнитов расположены друг напротив друга и в каждом ряду все магниты ориентированы в одном направлении. Технический результат: увеличение постоянного магнитного поля и улучшение стабилизации устройства при внешних воздействиях, стремящихся вызвать относительное поступательное смещение ротора и статора. 3 ил.

2024, Бородако, К. А., Осипов, М. А., Покровский, С. В., Абин, Д. А., Веселова, С. В., Стариковский, А. С., Руднев, И. А., Руднев, Игорь Анатольевич, Стариковский, Александр Сергеевич, Осипов, Максим Андреевич, Покровский, Сергей Владимирович, Веселова, Светлана Владимировна, Абин, Дмитрий Александрович, Бородако, Кирилл Анатольевич

Проведено исследование деформационной стойкости высокотемпературных сверхпроводящих (ВТСП) лент при различных параметрах деформации. С помощью четырехконтактного метода измерялся критический ток в образцах, деформированных на инденторах диаметрами 5–20 мм растягивающими усилиями до 200 Н. Исследованы повреждения сверхпроводящего слоя и локальные сверхпроводящие свойства подвергнутых механическим воздействиям образцов при помощи сканирующей электронной микроскопии и сканирующей Холловской магнитометрии.

2019, Osipov, M., Starikovskii, A., Abin, D., Pokrovskii, S., Anischenko, I., Rudnev, I., Осипов, Максим Андреевич, Стариковский, Александр Сергеевич, Абин, Дмитрий Александрович, Покровский, Сергей Владимирович, Мартиросян, Ирина Валерьевна, Руднев, Игорь Анатольевич

© 2019 International Institute of Refrigeration. All rights reserved. In our report, we present new results on investigation of the influence of temperature on the levitation force between the stacks of high temperature superconducting tapes (or coated conductor - CC tapes) and a permanent magnets. We studied the changing in value of levitation force at decreasing of temperature down to 30 K for field cooled (FC) and zero field cooled (ZFC) modes for various number of tape in the stack. In the measurements we used 12 mm wide commercially available CC-tape manufactured by SuperOx. The tapes were cut into pieces 12 mm x 12 mm. The number of layers in the stack ranged from 5 to 100. Cooling of the CC-tapes stack was carried out in cryo-free cryostat. Temperature range was from 30 to 80 K. Results showed that temperature has much influence on levitation force in ZFC mode whereas for FC mode the influence of temperature on levitation force is insignificant. The experimental data were compared with the results of calculations performed by using COMSOL Multiphysics. The obtained results are very useful for the practical application in magnetic levitation based systems.