Nghiên cứu thiết kế và chế tạo ổ đỡ sử dụng đệm từ trường ổ từ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO Ổ ĐỠ SỬ DỤNG ĐỆM TỪ TRƯỜNG (Ổ TỪ) CNĐT : NGUYỄN QUANG ĐỊCH 9792 HÀ NỘI – 2013 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc Hà Nội, ngày 18 tháng 12 năm 2012 BÁO CÁO THỐNG KÊ KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI I THÔNG TIN CHUNG Tên đề tài: Nghiên cứu thiết kế chế tạo ổ đỡ sử dụng đệm từ trường (ổ từ) Mã số đề tài: KC.03.TN07/11-15 Thuộc chương trình: Nghiên cứu ứng dụng phát triển cơng nghệ Cơ khí Tự động hóa Chủ nhiệm đề tài: Họ tên: Nguyễn Quang Địch Ngày, tháng, năm sinh: 17/02/1975 Nam/ Nữ: Nam Học hàm, học vị: Tiến sỹ Chức danh khoa học: Giảng viên viện Kỹ thuật điều khiển Tự động hóa Chức vụ: Phó Viện trưởng Điện thoại: Tổ chức: 043.8692306 0466567496 Nhà riêng: Mobile: 0904329912 dichnq@gmail.com E-mail: Tên tổ chức công tác: Đại học Bách khoa Hà Nội Địa tổ chức: Số 1, đường Đại Cồ Việt, quận Hai Bà Trưng, HN Địa nhà riêng: Lô C, khu X1 Pháp Vân, Hoàng Liệt, Hoàng Mai, HN Tổ chức chủ trì đề tài: Tên tổ chức chủ trì đề tài: Trường đại học Bách khoa Hà Nội Điện thoại: 043.8692136 E-mail: qlkh@mail.hut.edu.vn Website: www.hut.edu.vn Fax: 043.8692006 Địa chỉ: Số 1, đường Đại Cồ Việt, quận Hai Bà Trưng, HN Họ tên thủ trưởng tổ chức: GS.TS Nguyễn Trọng Giảng Số tài khoản: 931.01.062 Ngân hàng: Kho bạc Nhà nước, quận Hai Bà Trưng, Hà Nội Tên quan chủ quản đề tài: Bộ Giáo dục Đào tạo II TÌNH HÌNH THỰC HIỆN Thời gian thực đề tài/dự án: - Theo Hợp đồng ký kết: từ tháng 1/ năm 2012 đến tháng 12/ năm2012 - Thực tế thực hiện: từ tháng 1/năm 2012 đến tháng 12/năm 2012 Kinh phí sử dụng kinh phí: a) Tổng số kinh phí thực hiện: 790 tr.đ, đó: + Kính phí hỗ trợ từ SNKH: 790 tr.đ b) Tình hình cấp sử dụng kinh phí từ nguồn SNKH: Số TT Theo kế hoạch Thực tế đạt Ghi Thời gian Kinh phí Thời gian Kinh phí (Số đề nghị (Tháng, năm) (Tr.đ) (Tháng, năm) (Tr.đ) toán) 1/2012 310 3/2012 310 310 5/2012 243 5/2012 243 243 7/2012 237 12/2012 237 237 c) Kết sử dụng kinh phí theo khoản chi: Đối với đề tài: Đơn vị tính: Triệu đồng Số TT Nội dung khoản chi Trả công lao động (khoa học, phổ thông) Nguyên, vật liệu, Theo kế hoạch Tổng SNKH Thực tế đạt Nguồn khác Tổng SNKH Nguồn khác 390 390 390 390 311 311 311 311 lượng Thiết bị, máy móc Xây dựng, sửa chữa nhỏ Chi khác Tổng cộng 0 0 0 0 0 0 89 790 89 790 89 790 89 790 0 Các văn hành q trình thực đề tài/dự án: (Liệt kê định, văn quan quản lý từ công đoạn xác định nhiệm vụ, xét chọn, phê duyệt kinh phí, hợp đồng, điều chỉnh (thời gian, nội dung, kinh phí thực có); văn tổ chức chủ trì đề tài, dự án (đơn, kiến nghị điều chỉnh có)   Số Số, thời gian ban TT hành văn Ngày 8/7/2011 Ngày 16/7/2011 Số 3855/QĐBKHCN, ngày 15/12/2012 Số 07/2011/HĐĐTTN-KC.03/1115 Tên văn Ghi Biên họp hội đồng xét chọn tổ chức, cá nhân chủ trì đề tài khoa học cơng nghệ tiềm Biên họp thẩm định đề tài khoa học công nghệ tiềm Quyết định việc phê duyệt kinh phí, tổ chức cá nhân chủ trì nhiệm vụ KH&CN bắt đầu thực kế hoạch năm 2011 Hợp đồng nghiên cứu khoa học phát triển công nghệ Tổ chức phối hợp thực đề tài, dự án: Số TT Tên tổ chức đăng ký theo Thuyết minh Tên tổ chức tham gia thực Nội dung tham gia chủ yếu Sản phẩm chủ yếu đạt Ghi chú* Cá nhân tham gia thực đề tài, dự án: (Người tham gia thực đề tài thuộc tổ chức chủ trì quan phối hợp, không 10 người kể chủ nhiệm) Số TT 10 11 12 Tên cá nhân đăng ký theo Thuyết minh TS Nguyễn Quang Địch TS Phạm Việt Phương TS Phạm Hồng Phúc ThS Nguyễn Mạnh Linh KS Vũ Thụy Nguyên KS Nguyễn Trí Cường Tên cá nhân tham gia thực TS Nguyễn Quang Địch TS Phạm Việt Phương TS Phạm Hồng Phúc ThS Nguyễn Mạnh Linh KS Vũ Thụy Nguyên KS Nguyễn Trí Cường ThS Nguyễn Thị Nhung TS Nguyễn Đức Huy TS Phạm Đức Thịnh ThS Đinh Quốc Trí ThS Phạm Thành Chung ThS Chu Đức Việt Nội dung tham gia Chủ nhiệm đề tài Thư ký đề tài Thành viên Thành viên Thành viên Thành viên Thành viên Thành viên Thành viên Thành viên Thành viên Thành viên Sản phẩm chủ yếu đạt Báo cáo chuyên đề Bản vẽ thiết kế tủ điện Kiểm tra kết thiết kế Bộ nguồn Switching Chế tạo ổ từ Ghi chú* Bộ Khuếch đại công suất Phần mềm điều khiển Phần mềm điều khiển Thử nghiệm ổ từ Thử nghiệm ổ từ Lắp đặt mơ hình thử nghiệm Tủ đựng biến đổi Tình hình hợp tác quốc tế: Số TT Theo kế hoạch (Nội dung, thời gian, kinh phí, địa điểm, tên tổ chức hợp tác, số đồn, số lượng người tham gia ) Thực tế đạt (Nội dung, thời gian, kinh phí, địa điểm, tên tổ chức hợp tác, số đoàn, số lượng người tham gia ) Ghi chú* Tình hình tổ chức hội thảo, hội nghị: Số TT Theo kế hoạch (Nội dung, thời gian, kinh phí, địa điểm ) Phân tích giới thiệu phương án thiết kế hệ điều khiển cho ổ từ, 18-19/12/2012, 11 triệu đồng, Đại học Bách khoa Hà Nội Thực tế đạt (Nội dung, thời gian, kinh phí, địa điểm ) Phân tích giới thiệu phương án thiết kế hệ điều khiển cho ổ từ, 1819/12/2012, 9,925 triệu đồng, Đại học Bách khoa Hà Nội Ghi chú* Tóm tắt nội dung, cơng việc chủ yếu: (Nêu mục 15 thuyết minh, không bao gồm: Hội thảo khoa học, điều tra khảo sát nước nước ngoài) Số TT Các nội dung, công việc chủ yếu (Các mốc đánh giá chủ yếu) Nhóm nội dung cấu chấp hành ổ từ Mạch động lực sử dụng thiết bị điện tử công suất Phần cứng hệ điều khiển Phần mềm hệ điều khiển thời gian thực Thử nghiệm ổ từ Thời gian (Bắt đầu, kết thúc - tháng … năm) Theo kế Thực tế đạt hoạch 4/2012 4/2012 5/2012 5/2012 5/2012 5/2012 8/2012 8/2012 10/2012 10/2012 Người, quan thực Đại học Bách khoa Hà Nội Đại học Bách khoa Hà Nội Đại học Bách khoa Hà Nội Đại học Bách khoa Hà Nội Đại học Bách khoa Hà Nội III SẢN PHẨM KH&CN CỦA ĐỀ TÀI, DỰ ÁN Sản phẩm KH&CN tạo ra: a) Sản phẩm Dạng I: Số TT Tên sản phẩm tiêu chất lượng Đơn vị đo Số lượng Theo kế hoạch Thực tế đạt chủ yếu Ổ từ ngang trục mẫu dùng để nâng trục chuyển động không tiếp xúc Bộ 02 02 02 b) Sản phẩm Dạng II: Số TT Tên sản phẩm Bản vẽ thiết kế, chế tạo ổ từ cực Bản vẽ thiết kế, chế tạo hệ điều khiển cho ổ từ cực Phần mềm điều khiển Yêu cầu khoa học cần đạt Theo kế hoạch Thực tế đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Ghi c) Sản phẩm Dạng III: Số TT Tên sản phẩm Bài báo quốc tế Yêu cầu khoa học cần đạt Theo Thực tế kế hoạch đạt 01 01 02 03 Bài báo nước Số lượng, nơi cơng bố (Tạp chí, nhà xuất bản) International Symposium on Dynamic and Control - Jounal of Science and Technology - VCCA - VCM d) Kết đào tạo: Số TT Cấp đào tạo, Chuyên ngành đào tạo Thạc sỹ Số lượng Theo kế hoạch Thực tế đạt Đánh giá hiệu đề tài, dự án mang lại: a) Hiệu khoa học công nghệ: Ghi (Thời gian kết thúc) 2012 - Nhờ khả nâng khơng có tiếp xúc, ổ từ coi ngành công nghệ tiên tiến thân thiện với môi trường Việc nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thành công ổ từ Việt Nam góp phần đáng kể việc tăng cường khả hội nhập với xu nghiên cứu chung giới sử dụng ổ từ - Tiếp cận làm chủ ngành công nghệ ổ từ: Việc thiết kế chế tạo thành công ổ từ biến đổi điện tử công suất cho ổ từ giá thành thấp thúc đẩy mạnh mẽ nghiên cứu nghiên cứu ứng dụng nước mà đưa khoa học công nghệ Việt Nam tiếp cận với nước phát triển lĩnh vực đệm từ trường cho máy điện quay - Tăng cường công bố quốc tế tập san khoa học uy tín: Động điện dùng ổ từ hướng nghiên cứu thu hút nhiều nhà khoa học giới, việc chế tạo thành cơng mơ hình động điện dùng ổ từ đẩy mạnh hướng nghiên cứu thực nghiệm nước tăng cường cơng bố quốc tế b) Hiệu kinh tế xã hội: - Thúc đẩy khả sản xuất ổ từ nước nhằm mục đích xuất sử dụng nước - Tạo sản phẩm đặc chủng có khả làm việc mơi trường khắc nghiệt - Ngoài với việc hạn chế việc sử dụng chất bôi trơn (mà ổ bi sử dụng) làm giảm khả gây nhiễm mơi trường Tình hình thực chế độ báo cáo, kiểm tra đề tài, dự án: Số TT I II Nội dung Báo cáo định kỳ Lần Kiểm tra định kỳ Lần Thời gian thực 9/2012 Ghi (Tóm tắt kết quả, kết luận chính, người chủ trì…) Hồn thành 8/15 chuyên đề, chế tạo xong cấu chấp hành, nguồn Khuếch đại công suất cho ổ từ, viết 02 báo 9/2012 - Số lượng chuyên đề hoàn thành 8/15, nhiên cần chỉnh sửa lại theo mẫu báo cáo chuyên đề - III Nghiệm thu sở 27/12/2012 - - - - Chủ nhiệm đề tài (Họ tên, chữ ký)   Số lượng sản phẩm hoàn thành: sản phẩm Giải ngân cịn chậm Hồn thành nội dung sản phẩm dạng I, II III theo hợp đồng Phương pháp nghiên cứu tính tốn thiết kế phù hợp tin cậy Sản phẩm đạt chất lượng có khả ứng dụng thực tế Đề nghị tiếp tục nghiên cứu phát triển thông qua đề tài cấp nhà nước Thủ trưởng tổ chức chủ trì (Họ tên, chữ ký đóng dấu) TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc Hà Nội, ngày 18 tháng 12 năm 2012 BÁO CÁO THỐNG KÊ KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI I THÔNG TIN CHUNG Tên đề tài: Nghiên cứu thiết kế chế tạo ổ đỡ sử dụng đệm từ trường (ổ từ) Mã số đề tài: KC.03.TN07/11-15 Thuộc chương trình: Nghiên cứu ứng dụng phát triển cơng nghệ Cơ khí Tự động hóa Chủ nhiệm đề tài: Họ tên: Nguyễn Quang Địch Ngày, tháng, năm sinh: 17/02/1975 Nam/ Nữ: Nam Học hàm, học vị: Tiến sỹ Chức danh khoa học: Giảng viên viện Kỹ thuật điều khiển Tự động hóa Chức vụ: Phó Viện trưởng Điện thoại: Tổ chức: 043.8692306 Nhà riêng: 0466567496 Mobile: 0904329912 E-mail: dichnq@gmail.com Tên tổ chức công tác: Đại học Bách khoa Hà Nội Địa tổ chức: Số 1, đường Đại Cồ Việt, quận Hai Bà Trưng, HN Địa nhà riêng: Lơ C, khu X1 Pháp Vân, Hồng Liệt, Hồng Mai, HN Tổ chức chủ trì đề tài: Tên tổ chức chủ trì đề tài: Trường đại học Bách khoa Hà Nội Điện thoại: 043.8692136 Fax: 043.8692006 E-mail: qlkh@mail.hut.edu.vn Website: www.hut.edu.vn Địa chỉ: Số 1, đường Đại Cồ Việt, quận Hai Bà Trưng, HN Họ tên thủ trưởng tổ chức: GS.TS Nguyễn Trọng Giảng Số tài khoản: 931.01.062 Ngân hàng: Kho bạc Nhà nước, quận Hai Bà Trưng, Hà Nội Tên quan chủ quản đề tài: Bộ Giáo dục Đào tạo 1    KC.03.TN07/11-15   nâng giữ stator Khi q trình làm quay trục tiến hành Hình 4.15 Đáp ứng độ dịch chuyển trạng thái bắt đầu nâng Hình 4.16 thể độ dịch chuyển trục nâng vị trí đặt ổ từ có xung lực tác động lên trục nâng theo phương x Tại thời điểm có xung lực theo phương x tác động lên trục vị trí trục quay theo phương x có bị thay đổi nhanh chóng khơi phục lại vị trí cân bằng, cịn vị trí trục quay theo phương y gần không thay đổi (y1) thay đổi nhỏ (y2) Điều chứng tỏ thông qua phương pháp điều khiển trên, vị trí ngang trục theo phương x y điều khiển độc lập với Ổ từ hoạt động tốt trường hợp có nhiễu phụ tải tác động lên trục quay 130   KC.03.TN07/11-15   Hình 4.16 Chuyển dịch vị trí trục quay theo phương x y ổ từ so với vị trí cân Hình 4.17Quĩ đạo trục quay Hình 4.17 mơ tả quĩ đạo dịch chuyển trục quay điểm đặt ổ từ, dễ dàng nhận thấy độ dịch chuyển lớn trục khoảng 0,005mm Giá trị nhỏ nhiều so với khoảng cách rotor stator vị trí cân (1mm), ổ từ hoạt động tốt với phương pháp điều khiển giới thiệu Sai số ổ từ trạng thái tĩnh khoảng 5% 4.4 Kết luận Các nội dung đề tài bao gồm lý thuyết thực nghiệm nhóm nghiên cứu nghiêm túc thực theo mục tiêu tiến độ đặt Nội dung nghiên cứu thiết kế chế tạo thành viên tham gia đề tài đầu tư nhiều thời gian công sức để thực sở kiến thức, kinh nghiệm tài liệu liên quan đến nội dung thực Các kết nghiên cứu sử dụng sở quan trọng cho việc thực nội dung phần thử nghiệm, thể tính khoa học đề tài Các kết thử nghiệm thực cách nghiêm túc dựa phương pháp đánh giá Trung tâm nghiên cứu hàng đầu ổ từ Sau số kết đạt q trình thực mang tính định đến mục tiêu sản phẩm đặt đề tài: 131   KC.03.TN07/11-15   - Phân tích, đánh giá tổng quan tình hình nghiên cứu ổ từ dựa công bố 12 hội thảo chuyên ngành ổ từ cơng bố khác có liên quan để từ lựa chọn đối tượng nghiên cứu phù hợp có tính khả thi cao - Thiết kế chế tạo thành công cấu chấp hành cho ổ từ dựa phần mềm thiết kế khí chuyên dụng SolidWorks sử dụng vật liệu cho ổ từ nhằm giảm thiểu tối đa tổn hao ổ từ - Thiết kế chế tạo thành công hệ điều khiển cho ổ từ: Do đặc điểm ổ từ hệ khơng ổn định cố hữu để đảm bảo ổ từ làm việc ngồi u cầu hệ điều khiển kín biến đổi điện tử công suất cần thiết kế đặc biệt để đáp ứng yêu cầu riêng ổ từ khả đáp ứng nhanh, gây nhiễu Quá trình thiết kế tiến hành nghiêm túc từ việc phân tích lựa chọn phương án, mô đánh giá thử nghiệm dựa phần mềm chuyên dụng pSpice Orcad - Nghiên cứu thiết kế chế tạo thành công mô hình thử nghiệm cho ổ từ Các kết thử nghiệm mơ hình đáp ứng u cầu đề đề tài - Hoàn thành 15 chuyên đề đảm bảo nội dung, mục tiêu, kết đặt thời hạn chuyên đề - Hướng dẫn thành công 03 học viên cao học chuyên ngành kỹ thuật Điều khiển Tự động hóa có nghiên cứu sinh học viên cao học tiếp tục nghiên cứu theo hướng Viết báo đăng tạp chí, hội nghị khoa học theo hướng nghiên cứu đề tài 4.5 Hướng phát triển Trên sở kết nghiên cứu thành công đề tài khoa học công nghệ tiềm mã số KC03.TN07/11-15 “Nghiên cứu thiết kế chế tạo ổ đỡ sử dụng đệm từ trường” Đây sản phẩm nhiều lĩnh vực nghiên cứu phát triển sản phẩm Một hướng phát triển tích hợp ổ từ vào động điện để tạo sản phẩm động có tính bật mà động điện dùng vịng bi khơng thể có Theo định hướng phát triển chủ nhiệm đề tài xác định hướng phát triển đề xuất đề tài “Nghiên cứu thiết kế chế tạo động điện dùng ổ từ “ thuộc chương trình đề tài cấp nhà nước 132   KC.03.TN07/11-15   TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] R Bosch, “Development of a Bearingless Electric Motor”, ICEM, 1988, pp 373– 375 [2] M Dussaux, “The industrial application of the active magnetic bearing technology” in Proceeding of 2nd International Symposium on Magnetic Bearings, Tokyo, Japan, July 1990, pp 33-38 [3] A Chiba; M.A Rahman; T Fukao: “Radial Force in a Bearingless Reluctance Motor” IEEE Transactions on Magnetics, Vol 27, No 2, March 1991 pp 786-790 [4] J Bichsel: "The bearingless electrical machine" Proceeding of International Symposium on Magnetic Suspension Technology, Hampton, USA, Aug 1991 [5] A Chiba, T Deido, T Fukao and M A Rahman, “An Analysis of Bearingless AC Motors”, IEEE Transaction on Energy Conversion, Vol 9, No 1, March, 1994, pp 61–68 [6] R Schoeb, J Bichsel: “Vector Control of the Bearingless Motor”, Proc of Forth International Symposium on Magnetic Bearings, ETH Zuerich, 1994, pp 327–332 [7] Y Okada, K Dejima and T Ohishi: “Analysis and Comparison of PM Synchronous Motor and Induction Motor Type Magnetic Bearings”, IEEE Transactions on Industry Applications, Vol 31, No 5, 1995, pp 1047-1053 [8] Teruaki Akamatsu, Tomonori Tsukiya, Kazunobu Nishimura, Chang-Hee Park and Tsugito Nakazeki: “Recent Studies of the Centrifugal Blood Pump with a Magnetically Suspended Impeller”, Artificial Organs, Vol 19, No 7, 1995, pp 631– 634 [9] M Oshima, S Miyazawa, T Deido, A Chiba, F Nakamura, and T Fukao, “Characteristics of a Permanent Magnet Type Bearingless Motor”, IEEE Trans Industry Applications, Vol 32, No 2, pp 363-370, Mar./Apr 1996 [10] M Oshima, A Chiba, T Fukao and M A Rahman “Design and Analysis of Permanent Magnet-Type Bearingless Motors”, IEEE Trans Industrial Electronics, Vol 43, No 2, pp 292-299, Apr 1996 [11] Yohji Okada, Satoshi Ueno, Tetsuo Ohishi, Takashi Yamane and Chit Chiow Tan: “Magnetically Levitated Motor for Rotary Blood Pumps”, Artificial Organs, Vol 21, No 7, 1997, pp 739–745 [12] Satoshi Ueno, Chen Chen, Testuo Ohishi, Ken-ichiMatsuda, Yohji Okada, Yoshiyuki Taenaka and Toru Masuzawa: “Design of a Self-Bearing Slice Motor for a Centrifugal Blood Pump”, Proc of Sixth International Symposium on Magnetic Bearings, Massachusetts, 1998, pp 143–151 [13] Yohji Okada, Keisuke Shinohara, Satoshi Ueno and Tetsuo Ohishi: “Hybrid AMB Type Self-bearing Motor”, Proceedings of the Sixth International Symposium on Magnetic Bearings, Aug 5-7, 1998, Massachusetts, USA, pp 497–506 [14] Ichikawa, O.; Chiba, A.; Fukao, T.: "Development of homo-polar type bearingless motors" Proceeding on 34th Industry Applications Conference, 1999, Vol 2, pp 1223 - 1228 133   KC.03.TN07/11-15   [15] Takahiro Suzuki, Akira Chiba, M Azizur Rahman, and Tadashi Fukao: "An AirGap-Flux-Oriented Vector Controller for Stable Operation of Bearingless Induction Motors" IEEE Transactions on Industry Applications, Vol 36, No 4, 2000, pp 10691076 [16] Takemoto, M.; Suzuki, H.; Chiba, A.; Fukao, T.; Rahman, M.A.: "Improved analysis of a bearingless switched reluctance motor" IEEE Transactions on Industry Applications, Vol 37, No 1, 2001, pp 26 - 34 [17] M Neff, “Bearingless centrifugal pump for highly pure chemicals,” in Proc 8th Int Symp Magnetic Bearings, Ibaraki, Japan, Aug 2002, pp 283–287 [18] H Kanebako; Y Okada; "New design of hybrid-type self-bearing motor for small, high-speed spindle ", IEEE/ASME Transactions on Mechatronics, Vol 8, No 1, 2003, pp 111-119 [19] Tera, T.; Yamauchi, Y.; Chiba, A.; Fukao, T.; Rahman, M.A " Performances of bearingless and sensorless induction motor drive based on mutual inductances and rotor displacements estimation " IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol 53 , No 1, 2005, pp 187 - 194 [20] Takemoto, M.; Yoshida, K.; Itasaka, N.; Tanaka, Y.; Chiba, A.; Fukao, T.; "Synchronous Reluctance Type Bearingless Motors with Multi-flux Barriers" Proceeding on Power Conversion Conference, Nagoya, 2007, pp 1559 - 1564 [21] A Chiba, D Akamatsu, T Fukao, M Azizur Rahman, "An Improved Rotor Resistance Identification Method for Magnetic Field Regulation in Bearingless Induction Motor Drives," IEEE Trans on Industrial Electronics, vol 55, no 2, pp 852-860, Feb 2008 [22] S Ueno, S Uematsu, T Kato: "Development of a Lorentz-Force-Type Slotless SelfBearing Motor", Journal of System Design and Dynamics, Vol 3, No 4, 2009, pp 462-470 [23] S.-M Yang, M.-S Huang, "Design and Implementation of a Magnetically Levitated Single-Axis Controlled Axial Blood Pump," IEEE Trans on Industrial Electronics, vol 56, no 6, pp 2213-2219, June 2009 [24] S Zhang, F L Luo, "Direct Control of Radial Displacement for Bearingless Permanent-Magnet-Type Synchronous Motors," IEEE Trans on Industrial Electronics, vol 56, no 2, pp 542-552, Feb 2009 [25] http://ieeexplore.ieee.org/search/srchabstract.jsp?tp=&arnumber=5316302&queryText%3 D%28%28Authors%3Achiba%29+AND+bearingless+motor%29%26openedRefinements%3D*% 26ranges%3D2006_2010_Publication_Year%26matchBoolean%3Dtrue%26searchField%3DSear ch+AllAsama, J.; Fukao, T.; Chiba, A.; Rahman, A.; Oiwa, T.: "A design consideration of a novel bearingless disk motor for artificial hearts" Proceeding on Energy Conversion Congress and Exposition, 2009, pp 1693 – 1699 [26] T Ishikawa, K Matsuda, R Kondo, and T Masuzawa: "5-DOF controlled SelfBearing Motor" Journal of System Design and Dynamics, Vol 3, No 4, 2009, pp 483-493 [27] Grabner, H.; Amrhein, W.; Silber, S.; Gruber, W.; "Nonlinear Feedback Control of a Bearingless Brushless DC Motor" IEEE/ASME Transactions on Mechatronics, Vol 15, No 1, 2010, pp 40 - 47 134   KC.03.TN07/11-15   [28] Hijikata, K.; Kobayashi, S.; Takemoto, M.; Tanaka, Y.; Chiba, A.; Fukao, T.; "Basic Characteristics of an Active Thrust Magnetic Bearing With a Cylindrical Rotor Core", IEEE Transactions on Magnetics, Vol 44, No 11, 2008, 4167-4170 [29] Asama, J.; Miyamoto, N.; Enomoto, T.; Amada, M.; Chiba, A.; Fukao, T.; "A novel design of a thrust magnetic bearing with a cylindrical-shaped rotor", Proceeding of IEEE Society General Meeting on Power and Energy, 2009, pp 1-4 [30] Hijikata, K.; Takemoto, M.; Ogasawara, S.; Chiba, A.; Fukao, T.; "Behavior of a Novel Thrust Magnetic Bearing With a Cylindrical Rotor on High Speed Rotation", IEEE Transactions on Magnetics, Vol 45, No 10, 2009, pp 4617 - 4620 [31] F Caricchi, F Crescembini, and E Santini: “Basic principle and design criteria of axial-flux PM machines having counterrotating rotors,” IEEE Trans On Industry Applications, Vol.31, No.5, pp.1062–1068, 1995 [32] Tae-Jong Kim et al., "Comparison of dynamic responses for IPM and SPM motors by considering mechanical and magnetic coupling", IEEE Trans on Magnetics, vol 37, no.4, part 1, pp 2818-2820, July 2001 [33] M Aydin, Surong Huang, T.A Lipo, "Torque quality and comparison of internal and external rotor axial flux surface-magnet disc machines," IEEE Trans on Ind Electronics, vol 53, no 3, pp 822- 830, June 2006 [34] F Marignetti, V Delli Colli, Y Coia, "Design of Axial Flux PM Synchronous Machines Through 3-D Coupled Electromagnetic Thermal and Fluid-Dynamical Finite-Element Analysis," IEEE Trans on Industrial Electronics, Vol 55, No 10, pp 3591-3601, Oct 2008 [35] Laskaris K.I., Kladas A.G., "Comparison of internal and surface permanent-magnet motor topologies for electric vehicle applications", 8th International Symposium on Advanced Electromechanical Motion Systems & Electric Drives Joint Symposium, pp 1-4, July 2009 [36] O Ichikawa, T Fukao, and A Chiba, “Construction method of a position controller of axial gap bearinglessmotor,” (in Japanese), in Proc IEE Jpn.Tech Meeting Rotating Machinery, 1998, vol 120, pp 127–132, Paper RM-98-141 [37] F Saito, O Ichikawa, K Takahashi, and T Fukao, “Hierarchical levitation and rotation control system of axial-gap bearingless motors,” (in Japanese), in Proc IEE Jpn Tech Meeting Semicond Power Converter, 1999, pp 61–66, Paper SPC-99-11 [38] Yohji Okada, Kumiko Shimizu and Satoshi Ueno: “Noncontact Test of Axial Gap Combined Motor-Bearing with Hybrid Type Radial Magnetic Bearings”, Pioneering of International Symposium on MOVIC in Mechatronics, Tokyo, April 6–7, 1999, pp 92–97 [39] S Ueno and Y Okada, “Vector control of an induction type axial gap combined motor-bearing”, in Proc of the IEEE Int Conf on Advanced Intelligent Mechatronics, Sept 19-23, 1999, Atlanta, USA, pp 794-799 [40] S Ueno and Y Okada, “Characteristics and control of a bidirectional axial gap combined motor-bearing”, IEEE Transactions on Mechatronics, Vol 5, No 3, pp 310-318, Sept 2000 [41] S Ueno: "Development of Axial Gap Combined Motor-Bearing and Applications" (in Japansese), PhD Dissertation, Japan, 2000 135   KC.03.TN07/11-15   [42] Okada, Y.; Shimizu, K.; Ueno, S.; "Vibration control of flexible rotor by inclination control magnetic bearings with axial self-bearing motor", IEEE/ASME Transactions on Mechatronics, Vol 6, No 4, 2001, pp 521 - 524 [43] Woo-Sup Han; Chong-Won Lee; Okada, Y.; "Design and control of a disk-type integrated motor-bearing system", IEEE/ASME Transactions on Mechatronics, Vol , No 1, 2002, pp 15 - 22 [44] Y Okada, S Ueno, T Ohishi, T Yamane and C C Tan, “Axial type self bearing motor for axial flow blood pump”, Int Society for Artificial Organs vol 27, pp 887891, 2003 [45] Y Okada, et al., “Mixed flow artificial heart pump with axial self-bearing motor”, IEEE Trans on Mech., Vol 10, No 6, pp 658-665, Dec 2005 [46] Quang Dich Nguyen and Satoshi Ueno, “Sensorless Speed Control of a Permanent Magnet Type Axial Gap Self-Bearing Motor”, in Proc of the 11th International Symposium on Magnetic Bearings, pp.108-113, August 2008, Nara, Japan [47] D Q Nguyen and S Ueno “A study on axial gap self bearing motor drives”, Proc of the Int Symposium on Micro/Nano system technology, CD Rom, Hanoi, Vietnam, Dec 2008 [48] Dich Quang Nguyen; Ueno, S.; "Sensorless speed control of a permanent magnet type axial gap self-bearing motor using sliding mode observer", Proceeding of 10th International Conference on Control, Automation, Robotics and Vision, Hanoi, Vietnam, 2008, pp 1600 - 1605 [49] D Q Nguyen and S Ueno “Sensorless speed control of a permanent magnet type axial gap self bearing motor”, Journal of System Design and Dynamics, Vol 3, No 4, pp 494-505, July 2009 [50] D Q Nguyen and S Ueno “Axial position and speed vector control of the inset permanent magnet axial gap type self bearing motor”, Proc of the Int Conf on Advanced Intelligent Mechatronics (AIM2009), Singapore, pp 130-135, July 2009 [51] Quang Dich Nguyen and Satoshi Ueno, "Performance Comparison of Salient and Non-Salient Rotor Type Axial Gap Self-Bearing Motor", Proc of the 18th AEM Conference on Magnetodynamics, pp 77-82, Tokyo, Japan, Nov 2009 [52] Nguyen, Q.; Ueno, S.; "Modeling and Control of Salient-Pole Permanent Magnet Axial-Gap Self-Bearing Motor", IEEE/ASME Transactions on Mechatronics, Vol PP, No 99, 2010, pp - [53] Nguyen, Quang Dich; Ueno, Satoshi; "Improvement of sensorless speed control for nonsalient type axial gap self-bearing motor using sliding mode observer" Proceeding of IEEE International Conference on Industrial Technology (ICIT), 2010, pp 373 378 [54] Quang Dich Nguyen and Satoshi Ueno, " Sensorless Speed Control of Inset Type Axial-Gap Self-Bearing Motor Using Extended EMF", Proc of the IEEE International Conference on Power Electronics (IPEC), Sapporo, Japan, June 2010 [55] M.P Kazmierkowski and L Malesani, "Current Control Techniques for Three-Phase Voltage-Source PWM Converters - A Survey", IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol 45, No 5, October 1998, pp 691-703 [56] L.A Jones and J.H Lang, “A state observer for the permanent magnet synchronous motor”, IEEE Trans on Ind Electronics, Vol 36, No 3, August 1989, pp 374-382 136   KC.03.TN07/11-15   [57] P K Nandam and P C Sen, “A comparative study of a Luenberger observer and Adaptive observer based variable structure speed control system using a self controlled synchronous motors”, IEEE Trans on Ind Electronics, Vol 37, No 2, April 1990, pp 127-132 [58] R Wu, G.R Slemon "A permanent magnet motor drive without a shaft sensor", IEEE Trans on Ind Applications, Vol 27, No 5, Sept./Oct 1991, pp 1005-1011 [59] A Germano, F Parasiliti and M Tursini, “Sensorless speed control of a PM synchronous motor by Kalman filter”, Proc of ICEM, Vol 2, Paris, September 1994, pp 540-544 [60] F Parasiliti, R Petrella and M Tursini, “Sensorless speed control of a PM synchronous motor by sliding mode observer”, Proc of ISIE ‘97, Vol 3, Guimarães, 1997, pp 1106-1111 Bolognani, S.; Tubiana, L.; Zigliotto, M.; " Sensorless full-digital PMSM drive [61] with EKF estimation of speed and rotor position", IEEE Transactions on Industry Applications, Vol 46, No 1, 1999, pp 184-191 [62] Bolognani, S.; Tubiana, L.; Zigliotto, M.; " EKF-based sensorless IPM synchronous motor drive for flux-weakening applications", IEEE Transactions on Industry Applications, Vol 39, No 3, 2003, pp 768-775 [63] Cristian De Angelo, G Bossio, J Solsona, G O García, and M I Valla, “A Rotor position and speed observer for PMSM with nonsinusoidal EMF waveform”, IEEE Trans.on Industrial Electronics, Vol 52, No 3, June 2005, pp 807-813 [64] Kyo-Beum Lee, and Frede Blaabjerg, "Reduced-Order Extended Luenberger Observer Based Sensorless Vector Control Driven by Matrix Converter With Nonlinearity Compensation", IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol 53, No 1, 2006, pp 66-75 [65] Schrodl, M.; Hofer, M.; Staffler, W.; "Extended EMF- and parameter observer for sensorless controlled PMSM-machines at low speed", Proceeding of European Conference on Power Electronics and Applications, 2007, pp 1-8 [66] Song Chi; Zheng Zhang; Longya Xu; "Sliding-Mode Sensorless Control of DirectDrive PM Synchronous Motors for Washing Machine Applications", Vol 45, No 2, 2009, pp 582-590 [67] Fabio Genduso, Rosario Miceli, Cosimo Rando, and Giuseppe Ricco Galluzzo: "Back EMF Sensorless-Control Algorithm for High-Dynamic Performance PMSM", IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol 57, No 6, 2010, pp 2092-2010 [68] Schrodl, M.; Simetzberger, C.: " Sensorless control of PM synchronous motors using a predictive current controller with integrated INFORM and EMF evaluation", Proceeding of 13th Conference on Power Electronics and Motion Control, 2008, pp 2275-2282 [69] Schrodl, M.; "Sensorless control of AC machines at low speed and standstill based on the “INFORM” method", Proceeding of 31st IAS Annual Meeting on Industry Application, Vol 1, 1996, pp 270-277 [70] Antti Piippo, Janne Salomäki, and Jorma Luomi, "Signal Injection in Sensorless PMSM Drives Equipped With Inverter Output Filter" IEEE Transactions on Industry Applications, Vol 44, No 5, 2008, pp 1614-1620 137   KC.03.TN07/11-15   [71] Boussak, M.; "Implementation and experimental investigation of sensorless speed control with initial rotor position estimation for interior permanent magnet synchronous motor drive", IEEE Transactions on Power Electronics, Vol 20, No 6, 2005, pp 1413-1422 [72] Shun Taniguchi, Shinsuke Mochiduki, Toshifumi Yamakawa, Shinji Wakao, Keiichiro Kondo, and Takashi Yoneyama: "Starting Procedure of Rotational Sensorless PMSM in the Rotating Condition", IEEE Transactions on Industry Applications, Vol 45, No 1, 2009, pp 194-202 [73] A E Fitzgerald, C Kingsley Jr., and S D Uman, Electric Machinery, 5th edition, McGraw-Hill, New York,1992 [74] P Vas, Sensorless Vector and Direct Torque Control, first edition, Oxford University Press, Oxford, 1998 [75] C Edwards and S K Spurgeon, Sliding Mode Control - Theory and Applications, first edition, Taylor & Francis, London, 1998 [76] G Terörde, Electrical Drives and Control Techniques, first edition, ACCO, Leuven, 2004 [77] A Chiba, T Fukao, O Ichikawa, M Oshima, M Takemoto and D G Dorrell, Magnetic Bearings and Bearingless Drives, first edition, Elsevier, Burlington, 2005 138   KC.03.TN07/11-15   Phụ lục BÁO CÁO TÌNH HÌNH SỬ DỤNG KINH PHÍ 1.1 Bảng tổng hợp kinh phí thực đề tài Đơn vị: Triệu đồng Tổng số TT Nội dung Số tiền Nguồn vốn Tổng số Năm 2012 Tổng số Trong khốn chi a Tổng số Trong khốn chi Cơng lao động 390 49,3 390 390 390 390 Nguyên,nhiên, vật liệu 311 39,4 311 62,7 311 62,7 Thiết bị, máy móc 0 0 0 Xây dựng, sửa chữa nhỏ 0 0 0 89 11,3 89 89 89 89 Tổng cộng 790 100% 790 541,7 790 541,7 Chi khác B Nguồn khác Nguồn ngân sách SNKH Tỷ lệ % 139   KC.03.TN07/11-15   1.2 Báo cáo tình hình sử dụng tổng kinh phí Duyệt TT Nội dung a B Thực chi Số tiền Trong khốn chi Số tiền Trong khốn chi 1 2 Cơng lao động 390 390 390 390 Nguyên,nhiên, vật liệu 311 62,7 311 62,7 Thiết bị, máy móc 0 0 Xây dựng, sửa chữa nhỏ 0 0 89 89 89 89 790 541,7 790 541.7 Chi khác Tổng cộng 140   KC.03.TN07/11-15   Phụ lục DANH MỤC CÁC CHUYÊN ĐỀ ĐÃ HOÀN THÀNH Tên chuyên đề Chuyên đề Nghiên cứu tổng quan lý thuyết ổ từ Thiết kế chế tạo stator ổ từ Thiết kế chế tạo khung cố định stator ổ từ Tính toán thiết kế chế tạo rotor ổ từ Thiết kế chế tạo nguồn switching cho khuyếch đại công suất ổ từ Thiết kế chế tạo khuyếch đại công suất tuyến tính cho ổ từ Thiết kế chế tạo tản nhiệt lắp đặt quạt mát cho van động lực Thiết kế chế tạo tủ đựng biến đổi Thiết kế cấu trúc phần cứng ghép nối hệ điều khiển ổ từ sử dụng DS1104 khuyếch đại công suất 10 Nghiên cứu thiết kế cấu trúc hệ điều khiển ổ từ 11 Nghiên cứu thiết kế phần mềm (firmware) mạch vịng điều khiển vị trí ngang trục theo phương x y 12 Nghiên cứu thiết kế phần mềm (firmware) mạch vịng điều khiển góc nghiêng theo phương x y 13 Nghiên cứu thiết kế giao diện hệ thống điều khiển 14 Thử nghiệm khả phát nóng tính tốn hiệu suất cho ổ từ 15 Thử nghiệm khả làm việc ổ từ chế độ khác 141   KC.03.TN07/11-15   Phụ lục CÁC SẢN PHẨM CỦA ĐỀ TÀI 3.1 Các sản phẩm dạng I Mức chất lượng Số TT Tên sản phẩm cụ thể tiêu chất lượng chủ yếu sản phẩm Đơn vị đo Cần đạt Trong nước Thế giới Dự kiến số lượng/ quy mô sản phẩm tạo Mẫu tương tự (theo tiêu chuẩn nhất) đạt Chưa có NR 18-10 02 Điện áp nguồn cấp VAC 220 Tần số nguồn cấp Hz 50 Công suất biến đổi cấp cho ổ từ W 300 Số cực ổ từ cực 4 cực Đường kính ổ từ mm 42 45.72 mm Đường kính ổ từ mm 100 101.6mm Lực nâng tối đa N 100 220 N Hiệu suất ổ từ % 95 Khe hở khơng khí stator rotor mm Sai số điều chỉnh vị trí tĩnh % 0,5 Thời gian đáp ứng vị trí đặt ms Có khả thay đổi thuật tốn điều khiển cho ổ từ nhằm phục vụ cải tiến khả đáp ứng động tăng cường chất lượng điều chỉnh cho ổ từ tương lai Có Ổ từ ngang trục mẫu dùng nâng trục chuyển động khơng có tiếp xúc 48VDC Không 142   KC.03.TN07/11-15   a) Giới thiệu sản phẩm nghiên cứu Đây mơ hình nâng trục quay sử dụng hai ổ từ chủ động đặt hai đầu trục Các ổ từ chế tạo dạng cực điều khiển thơng qua Khuếch đại cơng suất tuyến tính Các thuật toán điều khiển cho ổ từ thiết kế thử nghiệm dựa card điều khiển số chuyên dụng cho hệ truyền động điện dSpace DS1104 Mô hình hoạt động tốt chế độ trục đứng yên quay với tốc độ lớn Chất lượng hoạt động ổ từ phù hợp với mục tiêu đề tài đề ban đầu b) Tính khả thi thiết kế chế tạo sản phẩm Các sản phẩm chế tạo bước đầu cho thấy tính khả thi việc xây dựng ổ từ chủ động cực nhằm giảm giá thành sản phẩm thông qua hạn chế số lượng điều khiển Phương án thiết kế, chế tạo bố trí sản phẩm hợp lý Tuy nhiên kích sản phẩm cịn lớn, cần tiếp tục nghiên cứu hướng thiết kế phụ trợ để tối ưu kích thước sản phẩm nhằm mục đích đưa vào sử dụng thực tế Ngoài tính phát cố tự xử lý cố hệ điều khiển ổ từ cần nghiên cứu bổ xung nhằm tạo sản phẩm thực thông minh c) Khả phát triển hoàn thiện sản phẩm nhằm tiến tới bước sản xuất thử nghiệm Về mặt kích thước tính năng, sản phẩm cần tiếp tục nghiên cứu điều chỉnh thu nhỏ nhằm phù hợp với việc lắp đặt thực tiễn nâng cao hiệu sử dụng tiêu lượng môi trường Các sản phẩm có tiềm việc tối ưu hóa kết cấu, hồn thiện để nâng cao chất lượng điều khiển mở rộng chức giao tiếp ngoại vi để thân thiện với người sử dụng Sản phẩm sau hồn thiện thiết bị lý tưởng để thay cho vịng bi phải hoạt động mơi trường khắc nghiệt 3.2 Các sản phẩm dạng II TT Tên sản phẩm Bản vẽ thiết kế, chế tạo ổ từ cực Bản vẽ thiết kế, chế tạo hệ điều khiển cho ổ từ cực Phần mềm điều khiển Yêu cầu khoa học cần đạt Bản vẽ thiết kế hồn chỉnh, chi tiết có tính khả thi Bản vẽ thiết kế hoàn chỉnh, chi tiết có tính khả thi Chi tiết có khả mở rộng để phát triển Kết Đạt Đạt Đạt 3.3 Các sản phẩm dạng III Số lượng báo, báo cáo hội nghị: Danh sách báo, báo cáo dự hội nghị: 143   KC.03.TN07/11-15   T Tên báo Analysis and Control of an Active Magnetic Bearing Thiết kế hệ điều khiển cho ổ từ chủ động cực sử dụng khuyếch đại tuyến tính Modelling and Control of a 43 Pole Active Magnetic Bearing (accepted) Development of Vector Control System for a Novel SelfBearing Motor Tạp chí/hội nghị Ghi International Symposium on Dynamic and Control Hội nghị quốc tế Hội nghị toàn quốc Điều Hội nghị khiển Tự động hoá nước Journal of Science and Technology Tạp chí nước Hội nghị tồn quốc Điều Hội nghị khiển Tự động hoá nước Kết tham gia đào tạo đại học: TT Cấp đào tạo Thạc sỹ Số lượng dự kiến Kết 03 Học viên Ghi Đã bảo vệ thành công theo hướng nghiên cứu đề tài 144