Design methods of superconducting bearings for flywheel energy storage system applications

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Homrich, Guilherme
Data de Publicação: 2024
Tipo de documento: Tese
Idioma: eng
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS
Texto Completo: http://hdl.handle.net/10183/277058
Resumo: Esta tese aborda avanços na modelagem fenomenológica de forças eletromagnéticas resultantes de interações entre supercondutores de alta temperatura e ímãs permanentes. Isso é estabelecido por meio de métodos de modelagem para um Rolamento Magnético Supercondutor, destinado a aplicações em sistemas de armazenamento de energia em volantes de inércia. Neste rolamento, blocos supercondutores em forma de tijolos são fixados ao interior de um criostato de Teflon, formando um estator segmentado. Revisa-se conceitos de supercondutividade e são introduzidas formulações baseadas nas equações de Maxwell, que devem ser resolvidas numericamente pelo Método de Elementos Finitos no COMSOL Multiphysics. Neste ponto reside a maior contribuição do trabalho, ao acoplar o Potencial Vetor Magnético com o Potencial Vetor de Corrente, uma técnica de homogeneização combinada com pares de identidade de campo e malhas móveis é empregada para simular a geometria completa do rolamento. Pilotos são construídos para determinar os parâmetros de modelagem e preparar a base de conhecimento para montar o protótipo do rolamento. Avalia-se também como os ímãs que constituem o rotor do rolamento são afetados pelas temperaturas criogênicas.
id URGS_1dcb8f739ed9039c976e82072aca18e3
oai_identifier_str oai:www.lume.ufrgs.br:10183/277058
network_acronym_str URGS
network_name_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS
repository_id_str 1853
spelling Homrich, GuilhermeFlores Filho, Aly Ferreira2024-08-08T06:29:21Z2024http://hdl.handle.net/10183/277058001207064Esta tese aborda avanços na modelagem fenomenológica de forças eletromagnéticas resultantes de interações entre supercondutores de alta temperatura e ímãs permanentes. Isso é estabelecido por meio de métodos de modelagem para um Rolamento Magnético Supercondutor, destinado a aplicações em sistemas de armazenamento de energia em volantes de inércia. Neste rolamento, blocos supercondutores em forma de tijolos são fixados ao interior de um criostato de Teflon, formando um estator segmentado. Revisa-se conceitos de supercondutividade e são introduzidas formulações baseadas nas equações de Maxwell, que devem ser resolvidas numericamente pelo Método de Elementos Finitos no COMSOL Multiphysics. Neste ponto reside a maior contribuição do trabalho, ao acoplar o Potencial Vetor Magnético com o Potencial Vetor de Corrente, uma técnica de homogeneização combinada com pares de identidade de campo e malhas móveis é empregada para simular a geometria completa do rolamento. Pilotos são construídos para determinar os parâmetros de modelagem e preparar a base de conhecimento para montar o protótipo do rolamento. Avalia-se também como os ímãs que constituem o rotor do rolamento são afetados pelas temperaturas criogênicas.This thesis addresses advances in the phenomenological modeling of electromagnetic forces resulting from interactions between high-temperature superconductors and permanent magnets. This is established by developing design methods for a Superconducting Magnetic Bearing (SMB), which is intended for Flywheel Energy Storage Systems (FESS) applications. In this bearing, superconducting bulks in the shape of bricks are fixed to the interior of a Teflon cryostat, forming a segmented stator. The concepts of superconductivity are reviewed, and formulations based on Maxwell’s equations are introduced, which should be numerically solved through the Finite Element Method (FEM) in COMSOL Multiphysics. At this point lies the major achievement of the work, whereby coupling the Magnetic Vector Potential with the Current Vector Potential, a homogenization technique combined with magnetic field identity pairs and moving meshes is employed to simulate the entire bearing geometry. Pilots are built to determine modeling parameters and prepare the groundwork to assemble the bearing prototype. It is also evaluated how the magnets that constitute the bearing rotor are affected by cryogenic temperatures.application/pdfengRolamentosSupercondutoresÍmãs permanentesArmazenamento de energiaSuperconducting magnetic bearingEnergy storageH-ϕ formulationT-A formulationMagnetic levitationDesign methods of superconducting bearings for flywheel energy storage system applicationsinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisUniversidade Federal do Rio Grande do SulEscola de EngenhariaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia ElétricaPorto Alegre, BR-RS2024doutoradoinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGSinstname:Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS)instacron:UFRGSTEXT001207064.pdf.txt001207064.pdf.txtExtracted Texttext/plain275837http://www.lume.ufrgs.br/bitstream/10183/277058/2/001207064.pdf.txtc0c70aac90a392159633c2aa3fc070d1MD52ORIGINAL001207064.pdfTexto completo (inglês)application/pdf259923188http://www.lume.ufrgs.br/bitstream/10183/277058/1/001207064.pdf22272b4cfe8f2799728199325c0acf93MD5110183/2770582024-08-14 06:41:59.244884oai:www.lume.ufrgs.br:10183/277058Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://lume.ufrgs.br/handle/10183/2PUBhttps://lume.ufrgs.br/oai/requestlume@ufrgs.br||lume@ufrgs.bropendoar:18532024-08-14T09:41:59Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS - Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS)false
dc.title.pt_BR.fl_str_mv Design methods of superconducting bearings for flywheel energy storage system applications
title Design methods of superconducting bearings for flywheel energy storage system applications
spellingShingle Design methods of superconducting bearings for flywheel energy storage system applications
Homrich, Guilherme
Rolamentos
Supercondutores
Ímãs permanentes
Armazenamento de energia
Superconducting magnetic bearing
Energy storage
H-ϕ formulation
T-A formulation
Magnetic levitation
title_short Design methods of superconducting bearings for flywheel energy storage system applications
title_full Design methods of superconducting bearings for flywheel energy storage system applications
title_fullStr Design methods of superconducting bearings for flywheel energy storage system applications
title_full_unstemmed Design methods of superconducting bearings for flywheel energy storage system applications
title_sort Design methods of superconducting bearings for flywheel energy storage system applications
author Homrich, Guilherme
author_facet Homrich, Guilherme
author_role author
dc.contributor.author.fl_str_mv Homrich, Guilherme
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv Flores Filho, Aly Ferreira
contributor_str_mv Flores Filho, Aly Ferreira
dc.subject.por.fl_str_mv Rolamentos
Supercondutores
Ímãs permanentes
Armazenamento de energia
topic Rolamentos
Supercondutores
Ímãs permanentes
Armazenamento de energia
Superconducting magnetic bearing
Energy storage
H-ϕ formulation
T-A formulation
Magnetic levitation
dc.subject.eng.fl_str_mv Superconducting magnetic bearing
Energy storage
H-ϕ formulation
T-A formulation
Magnetic levitation
description Esta tese aborda avanços na modelagem fenomenológica de forças eletromagnéticas resultantes de interações entre supercondutores de alta temperatura e ímãs permanentes. Isso é estabelecido por meio de métodos de modelagem para um Rolamento Magnético Supercondutor, destinado a aplicações em sistemas de armazenamento de energia em volantes de inércia. Neste rolamento, blocos supercondutores em forma de tijolos são fixados ao interior de um criostato de Teflon, formando um estator segmentado. Revisa-se conceitos de supercondutividade e são introduzidas formulações baseadas nas equações de Maxwell, que devem ser resolvidas numericamente pelo Método de Elementos Finitos no COMSOL Multiphysics. Neste ponto reside a maior contribuição do trabalho, ao acoplar o Potencial Vetor Magnético com o Potencial Vetor de Corrente, uma técnica de homogeneização combinada com pares de identidade de campo e malhas móveis é empregada para simular a geometria completa do rolamento. Pilotos são construídos para determinar os parâmetros de modelagem e preparar a base de conhecimento para montar o protótipo do rolamento. Avalia-se também como os ímãs que constituem o rotor do rolamento são afetados pelas temperaturas criogênicas.
publishDate 2024
dc.date.accessioned.fl_str_mv 2024-08-08T06:29:21Z
dc.date.issued.fl_str_mv 2024
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
format doctoralThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv http://hdl.handle.net/10183/277058
dc.identifier.nrb.pt_BR.fl_str_mv 001207064
url http://hdl.handle.net/10183/277058
identifier_str_mv 001207064
dc.language.iso.fl_str_mv eng
language eng
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS
instname:Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS)
instacron:UFRGS
instname_str Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS)
instacron_str UFRGS
institution UFRGS
reponame_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS
collection Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS
bitstream.url.fl_str_mv http://www.lume.ufrgs.br/bitstream/10183/277058/2/001207064.pdf.txt
http://www.lume.ufrgs.br/bitstream/10183/277058/1/001207064.pdf
bitstream.checksum.fl_str_mv c0c70aac90a392159633c2aa3fc070d1
22272b4cfe8f2799728199325c0acf93
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv MD5
MD5
repository.name.fl_str_mv Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS - Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS)
repository.mail.fl_str_mv lume@ufrgs.br||lume@ufrgs.br
_version_ 1810085648362635264

Registros relacionados