HAL Id: jpa-00223623
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Submitted on 1 Jan 1984
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CURRENT RESEARCH INTO MIXED-MU
LEVITATOR DESIGNS FOR HIGH SPEED MAGLEV VEHICLES
G. Asher, J. Williams, R. Paul, J. Brown
To cite this version:
G. Asher, J. Williams, R. Paul, J. Brown. CURRENT RESEARCH INTO MIXED-MU LEVITATOR
DESIGNS FOR HIGH SPEED MAGLEV VEHICLES. Journal de Physique Colloques, 1984, 45 (C1),
pp.C1-733-C1-738. �10.1051/jphyscol:19841150�. �jpa-00223623�
CURRENT RESEARCH INTO MIXED-MU LEVITATOR DESIGNS FOR HIGH SPEED MAGLEV VEHICLES
G.M. Asher, J . T . W i l l i a m s , R. J . A . P a u l and J. ~ r o w n *
SchooZ of EZectricaZ Engineering Science, U. C . N . W . , Bangor, Gwynedd, U.K.
* ~ u t h e r f o r d and Appleton Laboratories, Didcot, Oxon, U.K.
R6sum6
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Cet a r t i c l e p a s s e e n r e v u e l e s d i f f d r e n t e s t o p o l o g i e s p o s s i - b l e s pour l e s systSmes d e l 6 v i t a t i o n "mixed-mu", e t il d d c r i t une con- f i g u r a t i o n que l ' o n e s t i m e a p p r o p r i 6 e pour une a p p l i c a t i o n a u t r a n s p o r t e n s u r f a c e 2 g r a n d e v i t e s s e . Les r g s u l t a t s expdrimentaux, o b t e n u s p a r d e s e s s a i s c r y o g g n i q u e s s u r modsle r g d u i t s o n t p r 6 s e n t 6 s e n c o n f r o n t a - t i o n a v e c d e s modSles d e c a l c u l s u t i l i s 6 s pour 6 t u d i e r l ' o p t i m i s a t i o n e t l e s l o i s d ' g c h e l l e .A b s t r a c L
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T h i s p a p e r r e v i e w s p o s s i b l e t o p o l o g i e s f o r m i x e d - m u l e v i t a t i o n s y s t e m s a n d d e s c r i b e s a g e o m e t r y t h a t i s t h o u g h t t o b e s u i t a b l e f o r h i g h s p e e d g r o u n d t r a n s p o r t a p p l i c a t i o n . T h e r e s u l t s o f e x p e r i m e n t a l s t u d i e s , c a r r i e d o u t o n s c a l e d down c r y o g e n i c t e s t r i g s a r e p r e s e n t e d t o g e t h e r w i t h r e s u l t s o f c o m p u t a t i o n a l m o d e l s u s e d t o i n v e s t i g a t e s c a l i n g a n d o p t i m i s a t i o n .I n t h e a p p l i c a t i o n o f m i x e d - m u l e v i t a t i o n t o h i g h s p e e d g r o u n d t r a n s p o r t , s t a b i l i s i n g s u p e r c o n d u c t i n g s c r e e n s a r e r i g i d l y a t t a c h e d t o o n - b o a r d s u p e r c o n d u c t i n g f i e l d c o i l s , t h e v e h i c l e f r e e l y l e v i t a t i n g a b o u t a m i l d s t e e l r a i l . I t w a s o r i g i n a l l y p e r c e i v e d t h a t t h e r e w o u l d b e d i s t i n c t a d v a n t a g e s o v e r a l t e r n a t i v e f o r m s o f MAGLEV. I n p a r t i c u l a r i t s a d v a n t a g e s o v e r t h e e l e c t r o d y n a m i c s y s t e m (EDS)
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t h er e l a t i v e c h e a p n e s s o f t h e i r o n - r a i l s , l o w d r a g a n d t h e a v a i l a b i l i t y o f l i f t t h r o u g h o u t t h e s p e e d r a n g e
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w o u l d n o t b e o u t w e i g h e d b y s m a l l a i r g a p s ((20 mm) a n d t h e n e c e s s i t y o f c o n t r o l g e a r t h a t c h a r a c t e r i s e t h e e l e c t r o m a g n e t i c a t t r a c t i o n s y s t e m s .An i n i t i a l n i x e d - m u MAGLEV f e a s b i l i t y s t u d y i s c u r r e n t l y b e i n g c a r r i e d o u t , i t s r e s e a r c h e s i n c l u d i n g t h e w i d e r a s p e c t s o f d a m p i n g a n d t h e e f f e c t u p o n l e v i t a t i o n d y n a m i c s o f r a i l e d d y c u r r e n t i n d u c t i o n a n d s u p e r c o n d u c t i n g s c r e e n l o s s e s . H o w e v e r , t h e c h i e f p r o b l e m p r e s e n t l y a f f e c t i n g t h e f e a s i b i l i t y i s t h e a t t a i n m e n t o f s u f f i c i e n t l i f t a n d f o r c e g r a d i e n t s
-
s t i f f n e s s e s-
w i t h i n a l e v i t a t o r p o d o f p r a c t i c a b l e d i m e n s i o n s . I t i s t h u s t h e d e v e l o p m e n t o f a n o p t i m u m c o i l - s c r e e n - r a i l t o p o l o g y s u i t a b l e f o r v e h i c l e a p p l i c a t i o n t h a t i s c u r r e n t l y r e c e i v i n g p r e c e d e n c e a n d t o w h i c h t h i s p a p e r i s a d d r e s s e d .Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphyscol:19841150
Cl-734 JOURNAL DE PHYSIQUE
T h e e x p e r i m e n t a l a s p e c t s o f t h e s e s t u d i e s h a v e i n c l u d e d 3 D e d d y c u r r e n t a n a l o g u e s y s t e m s [ I ] , 2 D c u r r e n t a n a l o g u e m e t h o d s [ 2 ] a n d t h e c o n s t r u c t i o n o f s c a l e d down c r y o g e n i c m o d e l s u s e d b o t h f o r p e r f o r m a n c e e v a l u a t i o n o f a p a r t i c u l a r g e o m e t r y a n d f o r m o d e l v e r i f i c a t i o n . F r o m t h e s e s t u d i e s a d e f i n i t i v e t o p o l o g y
-
t h e Q u a d r o p o l e s y s t e m-
h a se v o l v e d a n d c u r r e n t r e s e a r c h o n t h i s d e s i g n i s d e s c r i b e d t o g e t h e r w i t h s u m m a r i e s o f r e s u l t s f r o m p r e v i o u s g e o m e t r i e s . A l l d e s i g n s t u d i e s a r e b a s e d o n a v e h i c l e s p e c i f i c a t i o n o f b e t w e e n 3 0 a n d 4 0 t o n n e s g r o s s w e i g h t , a max. l a t e r a l r e s t o r i n g f o r c e o f 4 0 % g r o s s w e i g h t a n d a l i f t s t i f f n e s s o f b e t w e e n 3 a n d 6 t o n n e s / c m . R o t a t i o n a l s t a b i l i t y i s a s s u m e d e f f e c t e d by t h e p o s i t i o n o f t h e p o d s w i t h r e s p e c t t o t h e v e h i c u l a r c e n t r e o f g r a v i t y . V e h i c l e p r o p u l s i o n i s n o t c o n s i d e r e d . m x e d - m u l e v i t a t o r g e o m e t r i e s
T h r e e mixed-mu l e v i t a t o r g e o m e t r i e s h a v e t o d a t e b e e n s e l e c t e d f o r e x p e r i m e n t a l i n v e s t i g a t i o n . T h e s e a r e s h o w n i n F i g l ( a ) , ( b ) a n d ( c ) t o g e t h e r w i t h t h e i r c r y o g e n i c t e s t m o d e l d i m e n s i o n s r e p r e s e n t i n g a s c a l e down f a c t o r , N g , o f b e t w e e n 1 0 a n d 1 5 o n r e a l s i z e .
I n F i g l ( a ) , known a s t h e ' R a c e t r a c k ' l e v i t a t o r , a t w o r a i l - s c r e e n s y s t e m i s e m p l o y e d t o u t i l i s e t h e f l u x d i s t r i b u t i o n o f t h e c o i l s i d e m e m b e r s . T h e s c r e e n s e f f e c t a n e g a t i v e l i f t f o r c e g r a d i e n t t o s t a b i l i s e a p o s i t i v e l i f t f o r c e w h i l s t l a t e r a l ( g u i d a n c e ) s t a b i l i t y r e l i e s o n t h e n a t u r a l a l i g n m e n t o f t h e i r o n r a i l s w i t h r e s p e c t t o t h e c o i l - s c r e e n s y s t e m . I n F i g l ( b ) , known a s t h e ' B e d s t e a d ' l e v i t a t o r , t w o s c r e e n s a r e u s e d t o s t a b i l i s e g u i d a n c e t h r o u g h o p e r a t i n g i n a ' p u s h - p u l l ' m o d e . The c o i l c r o s s p i e c e s o r l i n t e l s p r o d u c e l i f t w h i l s t i t s d e s t a b i l i s i n g e f f e c t o n l i f t s t a b i l i t y i s a s s u m e d i n s u f f i c i e n t t o o v e r c o m e t h e n a t u r a l l i f t s t a b i l i t y a r i s i n g f r o m i r o n - c o i l s i d e l i m b i n t e r a c t i o n . T h i s n a t u r a l l i f t s t a b i l i t y i s g i v e n f r e e p l a y i n F i g l ( c ) , known a s t h e ' Q u a d r o p o l e ' l e v i t a t o r i n w h i c h t h e t w o s i d e s o f t h e l e v i t a t o r a r e d i s c o n n e c t e d t o f o r m a 2 r a i l - 4 s c r e e n s y s t e m . The Q u a d r o p o l e e x h i b i t s l i f t o n l y w h e n t e r a i l i s d i s p l z c e d r e l a t i v e t o t h e c o i l .
A l l e x p e r i m e n t a l r i g s a l l o w t h e v a r i a t i o n o f s c r e e n p o s i t i o n , s c r e e n a n d r a i l d i m e n s i o n s a n d t h e u s e o f n o n - r e c t a n g u l a r i r o n c r o s s - s e c t i o n s . T h e Q u a d r o p o l e r i g a l s o a l l o w s f o r s c r e e n r o t a t i o n i n t h e x - y p l a n e e n a b l i n g t h e t r a n s f e r a n c e o f f o r c e g r a d i e n t s b e t w e e n t h e l i f t a n d g u i d a n c e d i r e c t i o n s t o b e i n v e s t i g a t e d .
M o d e l l i n g c o n s i d e r a t i o n s
T h e o r e t i c a l i n v e s t i g a t i o n s h a v e r e l i e d e x c l u s i v e l y o n c o m p u t a t i o n a l m o d e l l i n g . A s u p e r c o n d u c t i n g s c r e e n v e r s i o n o f t h e R u t h e r f o r d 3 D f i n i t e e l e m e n t p r o g r a m TOSCA [ 3 1 i s s u c c e s s f u l l y c o m p l e t i n g d e v e l o p m e n t t r i a l s [ 4 ] b u t h a s n o t h i t h e r t o b e e n u s e d i n a p r e d i c t i v e c a p a c i t y . P r e d i c t i o n a n d o p t i m i s a t i o n s t u d i e s h a v e t h u s b e e n b a s e d o n t h e r e s u l t s o f a p p r o x i m a t e 2 D a n d 3D E q u i v a l e n t C i r c u i t P r o g r a m s ( E . C . P . ) 1 5 1 h a v i n g a n i n t e r a c t i v e c o m p u t i n g c a p a c i t y . T h e a c c u r a c y a n d v a l i d i t y o f t h e s e a p p r o x i m a t i o n s a r e d i s c u s s e d a s t h e y p e r t a i n t o e a c h g e o m e t r y .
The R a c e t r a c k G e o m e t r y
T h e s y s t e m o f F i g l ( a ) w a s c o n s t r u c t e d o n t h e b a s i s o f i n i t i a l 2 D ECP r e s u l t s t h a t s u g g e s t e d s o m e p o t e n t i a l i n t h e a p p l i c a b i l i t y o f t h e d e s i g n C6.J. C r y o g e n i c t e s t r e s u l t s w e r e h o w e v e r p o o r , n e i t h e r c o r r o b o r a t i n g t h o s e o f c o m p u t a t i o n n o r p r o v i d i n g s i m u l t a n e o u s l i f t a n d g u i d a n c e s t a b i l i t i e s . T h e d i s c r e p a n c y w a s d u e t o a c o n j u n c t i o n o f m o d e l l i n g e r r o r a n d t h e i n c o n c l u z i v e n a t u r e o f t h e e x p e r i m e n t a l d a t a .
i n d i v i d u a l r a i l s . T h i s i s a c o n s e q u e n c e o f t h e ' s i n g l e s i d e d 1 n a t u r e o f t h e R a c e t r a c k c a u s i n g h i g h l y n o n - u n i f o r m f i e l d g r a d i e n t s a b o u t t h e i r o n s u r f a c e . I t i s t h e s e g r a d i e n t s a l s o t h a t a r e n o t r e f l e c t e d i n ECP a n a l y s i s w i t h i t s m o d e l l i n g a s s u m p t i o n o f u n i f o r m c r o s s - s e c t i o n a l i r o n m a g n e t i s a t i o n . I n o v e r c o m i n g t h i s t h e ECP w o u l d h a v e l i t t l e c o m p u t a t i o n a l a d v a n t a g e o v e r t h e m o d i f i e d TOSCA a n d t h u s a c c u r a t e p e r f o r m a n c e p r e d i c t i o n s f o r t h e R a c e t r a c k h a v e b e e n l e f t i n a b e y a n c e u n t i l t h i s p r o g f a m c o m p l e t e s i t s t r i a l s .
D e B e d s t e a d G e o m e t r y
T h e c r y o g e n i c B e d s t e a d r i g a n d e x p e r i m e n t a l d a t a o b t a i n e d a r e f u l l y d e s c r i b e d e l s e w h e r e [ I ] , [ T I . An i n d i c a t i o n o f t h e p e r f o r m a n c e o f t h e s y s t e m o f F i g l ( b ) i s s h o w n i n F i g 2 ( G u i d a n c e s t i f f n e s s v c o i l c u r r e n t f o r s o m e s c r e e n s e p a r a t i o n s ) a n d F i g 3 ( L i f t v v e r t i c a l d i s p l a c e m e n t ) t o g e t h e r w i t h 3 D ECP r e s u l t s . T h e u s e o f s o m e h i g h q u a l i t y s c r e e n m a t e r i a l a n d t h e l o w f i e l d g r a d i e n t s e x i s t i n g a c r o s s t h e B e d s t e a d r a i l h a s e n h a n c e d t h e v a l i d i t y o f t h e E C P a p p r o x i m a t i o n s s u c h t h a t p r e d i c t i o n a n d o p t i m i s a t i o n c a n b e r e g a r d e d w i t h a f a i r d e g r e e o f c o n f i d e n c e .
O w i n g t o a x i a l s a t u r a t i o n o f t h e r a i l , F y i s l i n e a r w i t h a p p l i e d f i e l d s c a l i n g N f . F, s c a l e s i n i t i a l l y a s t h e s q u a r e o f N f , t h e n l i n e a r l y a s E x a p p r o a c h e s a max v a l u e a t N f = 2
-
3 o v e r t h e s t a n d a r d c o i l r i g r a t i n g o f 1 5 0 A . A l l f o r c e s s c a l e a s t h e s q u a r e ' o f Ng. T a b l e 1 i n d i c a t e s t h e f e a s i b i l i t y o f t w o s i z e s o f B e d s t e a d l e v i t a t o r-
a f o u r a n d e i g h t p o d s y s t e m w i t h N = 1 0 a n d 1 5 , r e s p e c t i v e l y . F i g r e s u l t s t a k e n w i t h I = 1 5 0 A , s = 2 3 mm. O p t i m i s e d r e s u l t s a r e b a s e d o n a n o p t i n i i s e d i n c r e a s e i n t h e v o l u m e o f p e r m e a b l e m a t e r i a l w i t h r e s p e c t t o a g i v e n c o i l s i z e . S c r e e n h e i g h t i n t h e s e c a s e s w a s 4 0 a n d 6 0 cm f o r t h e t w o s c a l e f a c t o r s w h i l s t N f i s c o n s e r v a t i v e l y r e s t r i c t e d t o 2 .T a b l e 1 R e q u i r e d , r i g a n d o p t i m i s e d p e r f o r m a n c e s p e r l e v i t a t o r .
I t s h o u l d b e n o t e d t h a t t h e s c r e e n t o o u t e r c r y o s t a t w a l l d i s t a n c e o f a p p r o x . 5cm e f f e c t i v e l y e x c l u d e s t h e x 1 0 o p t i m i s e d s y s t e m . T h e p 1 5 s y s t e m i s h o w e v e r f e a s i b l e i n g u i d a n c e a l t h o u g h t h e l i f t i s e x c e s s i v e , w h i l s t t h e B e d s t e a d i n s t a n d a r d f o r m c a n n o t i m p r o v e o n t h e i n a d e q u a t e l i f t s t i f f n e s s w i t h o u t s e r i o u s l y i m p a i r i n g t h e g u i d a n c e . A t t e m p t s t o i m p r o v e t h e l i f t - g u i d a n c e r a t i o s b y u s i n g s c r e e n s t o s c r e e n t h e l i n t e l f i e l d s , a l t h o u g h i n c o m p l e t e , h a v e n o t b e e n e n c o u r a g i n g
[ a ] .
T h eR i g r e s u l t s x 1 5
3.4T O.llT/cm
0.045T/cm 9 . 7 5 1 5 x 1 5 L i f t
Guidance
- O p t i m i s e d x 1 0 12.3T 0.97TJcm
Requirement 4 p o d s
9T 3.5T
I
O p t i m i s e d x 1 5 27.61 2.2TJcm
0.14TJcm 9.75 34 x 22 - ~ e ~ u i r e m e n t
8 p o d s 4.5T 1.75T
R i g r e s u l t s
'
x 1 0 1.5T 0.05TJcm
S c r e e n - r a i l gap (cm)
--
R a i l s i z e ( cm)
0.02TJcm 0.06T/cm
max
-
min L i f t
S t i f f n e s s lT/cm
max min 0.5T/cm
6 . 5 1 6 . 5 1 0 x 1 0 2 3 x 1 5
Cl-736 JOURNAL DE PHYSIQUE
B e d s t e a d e x p e r i m e n t s s h o w e d h o w e v e r t h a t s c r e e n s c o u l d p r o v i d e n e c e s s a r y g u i d a n c e . A t t e n t i o n h a s t h u s moved t o w a r d s t h e Q u a d r o p o l e s y s t e m i n a n e f f o r t t o a c h i e v e g r e a t e r d e s i g n f l e x i b i l i t y .
Two 2 1 0 t u r n c o i l s o f max d e s i g n e d c u r r e n t r a t i n g o f 230A w e r e u s e d i n t h e c o n s t r u c t i o n o f t h e Q u a d r o p o l e s y s t e m o f F i g l ( c ) . T h e d i s t a n c e b e t w e e n t h e t w o c o i l - s c r e e n a s s e m b l i e s i s v a r i a b l e u p t o s = 3 5 mm.
M o s t i n i t i a l r e s u l t s h a v e u n f o r t u n a t e l y i n d i c a t e d p o o r s c r e e n p e r f o r m a n c e , t h e s c r e e n s e x h i b i t i n g s u b s t a n t i a l f l u x p e n e t r a t i o n u n d e r h e a v y f i e l d l o a d i n g . H o w e v e r a r u n w i t h r e d u c e d s c r e e n f i e l d l o a d i n g g i v e s s o m e i n d i c a t i o n o f t h e p o t e n t i a l o f t h e Q u a d r o p o l e d e s i g n . F i g s 4 a n d 5 g i v e r e s u l t s u s i n g a s c r e e n h e i g h t o f 30mm, a n " a i r t ' g a p o f 6 . 5 mm a n d a 1 0 x 3 mm r a i l . ( T h e t h i n r a i l a s p e c t r a t i o w a s a n a t t e m p t t o c o r r o b o r a t e ECP p r e d i c t i o n s o f a g u i d a n c e o p t i m u n ~ a g a i n s t c o i l c u r r e n t o f a p p r o x . 2 0 0 A . U n f o r t u n a t e l y , m a g n e t q u e n c h i n g a r o u n d 170A p r e v e n t e d t h i s , a l t h o u g h r e s u l t s i n d i c a t e t h e e x p e c t e d l i n e a r i t y a b o v e 1 0 0 A . ) A s t h e m a g n e t w a s l e n g t h e n e d t o 2 9 0 m m t o r e d u c e e n d e f f e c t s , t h e r e s u l t s a r e n o t d i r e c t l y c o m p a r a b l e t o t h e B e d s t e a d s y s t e m . H o w e v e r , t h e i m p r o v e m e n t i n Q u a d r o p o l e s t a b i l i t y i s r e a d i l y o b s e r v e d : e v e n w i t h a r e d u c t i o n i n r a i l a r e a o f 3 o v e r t h a t o f t h e B e d s t e a d , a s t i f f n e s s o f 10M/mm i n l i f t a n d g u i d a n c e c o r r e s p o n d s t o a t o t a l s t i f f n e s s i n c r e a s e o f 3 0 0 % o v e r t h e B e d s t e a d r e s u l t s o f F i g s 2 a n d 3 . ECP r e s u l t s i n g o o d a g r e e m e n t w e r e o b t a i n e d w i t h a m o d e l l e d a i r g a p o f 9 mm r e p r e s e n t i n g c o n s i s t e n t l y t h e s c r e e n u n d e r p e r f o r m a n c e . A l t h o u g h f u l l ECP v e r i f i c a t i o n a w a i t s i m p r o v e d q u a l i t y s c r e e n m a t e r i a l , a s i m i l a r i n c r e a s e i n o p t i m i s e d p e r f o r m a n c e t o t h a t o f t h e B e d s t e a d o f T a b l e 1 s u g g e s t s t h a t a x 1 5 Q u a d r o p o l e d e s i g n w o u l d s u c c e s s f u l l y f u l f i l v e h i c l e s p e c i f i c a t i o n s . P a r t i c u l a r l y e n c o u r a g i n g i s t h e a v a i l a b l e l i f t , 50M ( y = 4 m m , I = 1 5 0 A ) i n F i g 5. F o r N F = 3 a n d a 3 - f o l d i n c r e a s e i n r a i l u p p e r s u r f a c e a r e a i m p l i e s a l i f t c a p a b i l i t y o f 450N f o r t h e s c a l e d o w n m o d e l .
S u c c e s s i v e i n v e s t i g a t i o n s o f f u n d a m e n t a l m i x e d - m u t o p o l o g i e s h a v e l e d t o t h e Q u a r d r o p o l e d e s i g n a s h a v i n g t h e m o s t p o t e n t i a l f o r m e e t i n g t h e p e r f o r m a n c e r e q u i r e m e n t s f o r a MAGLEV v e h i c l e . T h e s i n g l e s i d e d , t t u n b a l a n c e d n n a t u r e o f t h e R a c e t r a c k a p p e a r e d i n s t r u m e n t a l i n e f f e c t i n g a v e r y l o c a l i s e d r e g i o n o f m a r g i n a l s t a b i l i t y . U s e o f t h e s c r e e n s t o s t a b i l F s e t h e g u i d a n c e m o d e w a s e s t a b l i s h e d i n t h e B e d s t e a d i n v e s t i g a t i o n s a l t h o u g h t h i s d e s i g n p r o v e d i n f l e x i b l e i n i t s p r o v i s i o n o f a d e q u a t e l i f t t o g u i d a n c e r a t i o s . P r e l i m i n a r y e x p e r i m e n t a l r e s u l t s , c o n s i s t e n t w i t h a p p r o x i m a t e c o m p u t e r p r e d i c t i o n s , s u g g e s t t h a t t h e Q u a d r o p o l e t o p o l o g y , i n a d d i t i o n t o b e i n g o p t i m u m f o r g u i d a n c e p e r f o r m a n c e , c a n p r o v i d e a d e q u a t e l i f t a n d l i f t s t i f f n e s s . The p r i n c i p l e d r a w b a c k . o f t h e Q u a d r o p o l e a r e i t s i n c r e a s e d c r y o s t a t c o m p l e x i t y a n d v o l u m e a n d t h e c o r r e s p o n d i n g v o l u m e i n c r e a s e i n t h e m i l d s t e e l r a i l m a t e r i a l . I t s h o u l d b e n o t e d h o w e v e r t h a t t h e s y s t e m v o l u m e i s a c o n s e q u e n c e o f t h e q u a n t i t a t i v e s t a b i l i t i e s i n t r i n s i c i n t h e m i x e d - m u s y s t e m , a l t h o u g h i t i s a s y e t t o o e a r l y t o g i v e a n y firm i n d i c a t i o n o f i t s e f f e c t o n t h e f e a s i b i l i t y o f mixed-mu i n r e l a t i o n t o o t h g r f o r m s o f MAGLEV. F u r t h e r e x p e r i m e n t a l i n v e s t i g a t i o n s o f t h e Q u a d r o p o l e , u s i n g h i g h e r q u a l i t y s c r e e n m a t e r i a l , a r e c o n t i n u i n g . T o g e t h e r w i t h i m p r o v e d p e r f o r m a n c e p r e d i c t i o n s , t h r o u g h t h e u s e o f t h e m o d i f i e d f i n i t e e l e m e n t p r o g r a m TOSCA, a m o r e d e f i n i t i v e q u a n t i f i c a t i ~ n ' o f r e a l - s i z e q u a d r o p o l e d e s i g n p a r a m e t e r s s h o u l d b e f o r t h c o m i n g i n t h e n e a r f u t u r e .
racetrack magnet
J . H . C o u p l a n d . " S t u d i e s f o r Mixed-mu m a g n e t i c l e v i t a t i o n n C o m p a n i o n p a p e r a t t h i s c o n f e r e n c e .
J . S i m k i n a n d C . W . T r o w b r i d g e . " T h r e e d i m e n s i o n a l n o n - l i n e a r E l e c t r o m a g n e t i c F i e l d C o m u t a t i o n u s i n g S c a l a r P o t e n t i a l s n . I . E . E . P r o c . , V o 1 . 1 2 7 , P t . B , N o . 6 , 1 9 8 0 .
J . T. W i i l i a m s , R . J . A . P a u l a n d J . S i m k i n . " T h r e e D i m e n s i o n a l F i n i t e E l e m e n t M o d e l l i n g o f a S u p e r c o n d u c t i n g S u s p e n s i o n S y s t e m n , Proc.COMPUMAG C o n f e r e n c e , G e n o a , I t a l y , May 1 9 8 3 .
G . M . A s h e r , J . T. W i l l i a m s a n d R . J . A . P a u l . "An E q u i v a l e n t C i r c u i t A p p r o a c h t o t h e S o l u t i o n o f S t a t i c E l e c t r o m a g n e t i c F o r c e s i n a mixed-mu L e v i t a t o r " . I . E . E . E . T r a n s . M a g . , V o 1 . 1 8 , N o . 2 , 1 9 8 2 .
" S t a t i c a n d D y n a m i c C h a r a c t e r i s t i c s o f Mixed-mu L e v i t a t i o n n . P r o g r e s s R e p o r t , F e b . 1 9 8 1 , S . E . E . S . , U.C.N.W., B a n g o r , U . K .
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! b a r
\
r u p o r c o n d u c t ~ n g '\
s c r e e n s
F i g . l ( a ) Racetrack L e v i t a t o r
r a l l s s c - e o n s of s - ; i l - c c n d u c t l n g
s u P e r c o n d u c t , n ~
JOURNAL DE PHYSIQUE
r i g h t F i g . l ( c )
Quadropole L e v i t a t o r
guidance stiffness at x;y: 0
-4 -
- 6 -
-8 -
- 1 0
-
measurpdA A A E C P -12-
s ;202rnm
F i g . 2 Bedstead Guidance S t i f f n e s s v c u r r e n t . f o r some s c r e e n separations
u p e r c o n d u c t l n g s c r e e n s
paired s t e e l r a i l s
l i f t t o r c ~ , x = O
F y ( n )
-
measuredI
A A A A E C PJ O Y
/
I=150AI
s=16-6 0 1
/
-
m o a s u r o d y = Oo c o m p 1 y : 3 )
A c o m p 1 y . o ) A
8 0 I guidance force
F, LN)
F i g . 3 Bedstead l i f t v v e r t i c a l d i s p l a c e m e n t
-
m a a s u n dA c o m p u t e d
l i f t f o r c e Fy ( N )
F i g . 4 Quadropole Guidance F o r c e F i g . 5 Quadropole L i f t v v e r t i c a l v l a t e r a l d i s p l a c e m e n t d i s p l a c e m e n t