10.14489/hb.2022.08.pp.023-028

2022, 08 август (August)

DOI: 10.14489/hb.2022.08.pp.023-028

Болотов А. Н., Новикова О. О., Новиков В. В.
ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НА НЕСУЩУЮ СПОСОБНОСТЬ ПАССИВНЫХ МАГНИТНЫХ ПОДШИПНИКОВ
(c. 23-28)

Аннотация. При нагревании магнитопассивных подшипников происходит изменение магнитных свойств постоянных магнитов и, значит, изменяется сила взаимодействия между ними. В зависимости от температуры и времени выдержки происходят необратимые изменения силы взаимодействия магнитов, вызванные изменением магнитной структуры, фазового состава, а также обратимые изменения, обусловленные температурной зависимостью намагниченности и коэрцитивной силы материала магнитов. Отличительной особенностью работы магнитов в подшипниках является воздействие на них больших внешних магнитных полей. По этой причине нельзя заранее предсказать свойства подшипников при повышенных температурах, используя только данные, приведенные в литературе для магнитожестких материалов или отдельных магнитов. Теоретически и экспериментально рассмотрено влияние температуры на взаимодействие двух расположенных соосно магнитов, моделирующих часть подшипника. Определены численные значения температурных коэффициентов изменений несущей способности и жесткости подшипиков, а также подтвержден теоретический вывод о постоянстве этих коэффициентов для подшипников с оптимальными размерами магнитов.

Ключевые слова: редкоземельные магниты; намагниченность; магнитная сила; подшипники; температура.

Bolotov A. N., Novikova O. O., Novikov V. V.
INFLUENCE OF TEMPERATURE ON THE BEARING CAPACITY OF PASSIVE MAGNETIC BEARINGS
(pp. 23-28)

Abstract. When magnetic-passive bearings are heated, the magnetic properties of permanent magnets change and, therefore, the force of interaction between them changes. Depending on the temperature and exposure time, irreversible changes in the strength of the interaction of magnets occur, caused by changes in the magnetic structure, phase composition, as well as reversible changes due to the temperature dependence of the magnetization and coercive force of the magnet material. A distinctive feature of the operation of magnets in bearings is the effect of large external magnetic fields on them. For this reason, it is impossible to predict in advance the properties of bearings at elevated temperatures using only the data given in the literature for magnetically rigid materials or individual magnets. The influence of temperature on the interaction of two coaxially arranged magnets modeling a part of a bearing is theoretically and experimentally considered. Numerical values of temperature coefficients of changes in bearing capacity and stiffness of bearings are determined, as well as the theoretical conclusion about the constancy of these coefficients for bearings with optimal magnet sizes is confirmed.

Keywords: Rare earth magnets; Magnetization; Magnetic force; Bearings; Temperature.

+ - Информация об авторах (About the Authors) Click to collapse

Рус

А. Н. Болотов, О. О. Новикова,В. В. Новиков (Тверской государственный технический университет, Тверь, Россия) E-mail: Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.

Eng

A. N. Bolotov, O. O. Novikova, V. B. Novikov (Tver State Technical University, Tver, Russia) E-mail: Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.

+ - Библиографический список (References) Click to collapse

Рус

1. Filion G., Ruel J., Dubois M. Reduced-Friction Passive Magnetic Bearing: Innovative Design and Novel Characterization Technique // Machines. 2013. V. 1. Р. 98 – 115.
2. Falkowski K., Henzel M. High Efficiency Radial Passive Magnetic Bearing // Solid State Phenomena. 2010. V. 164. Р. 360 – 365.
3. Болотов А. Н., Новиков В. В., Павлов В. Г. Магнитожидкостные подшипники скольжения // Трение и износ. 2004. Т. 26, № 3. С. 286 – 289.
4. Yonnet J. P. Passive Magnetic Bearings with Permanent Magnets // IEEE Tras. 1991. V. MAG-14. No. 2. P. 750 – 757.
5. Тишин А. М. Перспективы применения редкоземельных постоянных магнитов в электроприводах специального назначения. К 100-летию использования постоянных магнитов в технике // Инноватика и экспертиза: научные труды. 2017. № 1(19). С. 175 – 192.
6. Initial Irreversible Losses and Enhanced High-Temperature Performance of Rare-Earth Permanent Magnets / W. Xia, Y. K. He, H. B. Huang, et al. // Adv. Funct. Mater. 2019. No. 29. 1900690. https://doi.org/ 10.1002/adfm.201900690.
7. Bolotov A. N., Khrenov V. L. Tribology of Bearings and Guides with Magnetic Loading Off // Journal of Friction and Wear. 1995. Т. 16, No. 6. С. 1048 – 1069.
8. Болотов А. Н., Бурдо Г. Б., Новиков В. В., Новикова О. О. Выбор критериев подобия магнитных систем магнитопассивных подшипников // Вестник Тверского государственного технического университета. 2016. № 1(29). С. 21 – 24.
9. Болотов А. Н., Новиков В. В., Новикова О. О. Расчет и оптимизация постоянных магнитов для специальных подшипниковых опор: монография. Тверской государственный технический университет (Тверь), 2013. 124 с.
10. Clegg A. G., Coulson I. M., Hilton G., Wong H. Y. The Temperature Stability of NdFeB and NdFeBCo Magnets // IEEE Transactions on Magnetics. 1990. V. 26, No. 5. P. 1942 – 1944. DOI: 10.1109/20.104578.
11. Дерягин А. В. Редкоземельные магнитожесткие материалы // Успехи физических наук. 1976. Т. 20, вып. 3. С. 393 – 438.
12. Виноградов С. Е., Меркулова Г. Я., Севостьянов В. П., Шибанова Н. М. Исследование магнитного старения порошковых им литых магнитов из сплавов на основе РЗМ Со5 // Физика магнитных материалов. 1977. № 4. С. 31 – 39.
13. Постоянные магниты: cправочник / под ред. Ю. М. Пятина. М.: Энергия, 1971. 486 с.

Eng

1. Filion G., Ruel J., Dubois M. (2013). Reduced-Friction Passive Magnetic Bearing: Innovative Design and Novel Characterization Technique. Machines, Vol. 1, pp. 98 – 115.
2. Falkowski K., Henzel M. (2010). High Efficiency Radial Passive Magnetic Bearing. Solid State Phenomena, Vol. 164, pp. 360 – 365.
3. Bolotov A. N., Novikov V. V., Pavlov V. G. (2004). Magnetic Fluid Plain Bearings. Trenie i iznos, Vol. 26, (3), pp. 286 – 289. [in Russian language]
4. Yonnet J. P. (1991). Passive Magnetic Bearings with Permanent Magnets. IEEE Transactions on Communications, Vol. MAG-14, (2), pp. 750 – 757.
5. Tishin A. M. (2017). Prospects for the use of rare-earth permanent magnets in special-purpose electric drives. To the 100th anniversary of the use of permanent magnets in technology. Innovatika i ekspertiza: nauchnye trudy, 19(1), pp. 175 – 192. [in Russian language]
6. Xia W., He Y. K., Huang H. B. et al. (2019). Initial Irreversible Losses and Enhanced High-Temperature Performance of Rare-Earth Permanent Magnets. Advanced Functional Materials, 29. Available at: https://doi.org/ 10.1002/adfm.201900690.
7. Bolotov A. N., Khrenov V. L. (1995). Tribology of Bearings and Guides with Magnetic Loading Off. Journal of Friction and Wear, Vol. 16, (6), pp. 1048 – 1069.
8. Bolotov A. N., Burdo G. B., Novikov V. V., Novikova O. O. (2016). Selection of Similarity Criteria for Magnetic Systems of Magnetically Passive Bearings. Vestnik Tverskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta, 29(1), pp. 21 – 24. [in Russian language]
9. Bolotov A. N., Novikov V. V., Novikova O. O. (2013). Calculation and optimization of permanent magnets for special bearing supports: monograph. Tver': Tverskoy gosudarstvenniy tekhnicheskiy universitet. [in Russian language]
10. Clegg A. G., Coulson I. M., Hilton G., Wong H. Y. (1990). The Temperature Stability of NdFeB and NdFeBCo Magnets. IEEE Transactions on Magnetics, Vol. 26, (5), pp. 1942 – 1944. DOI: 10.1109/20.104578.
11. Deryagin A. V. (1976). Rare earth hard magnetic materials. Uspekhi fizicheskih nauk, Vol. 20, (3), pp. 393 – 438. [in Russian language]
12. Vinogradov S. E., Merkulova G. Ya., Sevost'yanov V. P., Shibanova N. M. (1977). Investigation of magnetic aging of powdered im- cast magnets from alloys based on REM Co5. Fizika magnitnyh materialov, (4), pp. 31 – 39. [in Russian language]
13. Pyatin Yu. M. (1971). Permanent magnets: handbook. Moscow: Energiya. [in Russian language]

+ - Заказать электронную версию статьи (Purchase digital version of a single article) Click to collapse

Рус

Статью можно приобрести в электронном виде (PDF формат).

Стоимость статьи 500 руб. (в том числе НДС 18%). После оформления заказа, в течение нескольких дней, на указанный вами e-mail придут счет и квитанция для оплаты в банке.

После поступления денег на счет издательства, вам будет выслан электронный вариант статьи.

Для заказа скопируйте doi статьи:

10.14489/hb.2022.08.pp.023-028

и заполните форму

Отправляя форму вы даете согласие на обработку персональных данных.

Eng

This article is available in electronic format (PDF).

The cost of a single article is 500 rubles. (including VAT 18%). After you place an order within a few days, you will receive following documents to your specified e-mail: account on payment and receipt to pay in the bank.

After depositing your payment on our bank account we send you file of the article by e-mail.

To order articles please copy the article doi:

10.14489/hb.2022.08.pp.023-028

and fill out the form