Comparação de Topologias de Mancais Magnéticos: alguns

ensaios preliminares

Guilherme G. SoteloAntonio Carlos FerreiraRubens de Andrade Jr.

Sumário:

• Objetivos• Sistema de armazenamento de Energia• Mancais de ímãs permanentes (FEM)• Mancais supercondutores• Ensaios de força em ZFC e FC• Ensaios de força radial• Considerações finais

Objetivos• Apresentar um conjunto de mancais

magnéticos para um Flywheel• Propor uma nova topologia de mancal de

ímã permanente• Estudar duas configurações (duais) de

mancais supercondutores de escora• Averiguar qual configuração mais

adequada à aplicação proposta

Dispositivo FlywheelProtótipo atual

Dispositivo FlywheelProtótipo atual

Dispositivo FlywheelProtótipo em desenvolvimento

Mancal de ìmãs permamentes (IP)

• Baixíssimo custo

• Alta força de levitação

• Totalmente passivo

• Instabilidade

• Requer ponto de apoio

• Não é indicado para operar sozinho

Vantagens: Desvantagens:

Topologias de MIP

Força axial x gap (simulada MEF)

Força radial x deslocamento radial (simulada MEF)

Mancal Supercondutor de Escora

Mancal Supercondutor

• Estabilidade mecânica

• Alta força de levitação

• Custo de manutenção baixo

• Totalmente passivo

• Alto custo de produção

• Necessita de refrigeração

• Difícil de se projetar

Vantagens: Desvantagens:

Topologias estudadasConcentrador de Fluxo –

Flux Shaper (FS)Anéis Magn. Axialmente –

Axially Magn. Rings (AMR)

Topologias estudadas

Comaparação de B

Sistema de medidas de Força

Força de levitação em ZFC

Força de levitação do FS em FC

Força de levitação em FC – 3mm

Força de levitação em FC – 5mm

Força de levitação em FC – 7mm

Força restauradora radial

Considerações finais• A nova topologia de mancal de IP apresentou

grande potencial para operar em conjunto com o mancal supercondutor

• A configuração FS apresentou maior força de levitação que a AMR para ZFC, mas para FC os resultados foram similares

• A força restauradora radial também foi similar para ambas topologias

• Por todos os fatores apresentados a configuração AMR mostrou-se mais adequada para o protótipo