MÔ TẢ TOÁN HỌC CỦA AMB 2.1 Giới thiệu chung
2.5Các phƣơng trình động lực học của hệ thống AMB
Động lực học của rotor cứng quan tâm đến các thuộc tính về hệ cơ của AMB. Điều này sẽ dẫn ra các phương pháp đối với việc khảo sát toán học, và sẽ chỉ ra các đặc tính và các giới hạn vật lý trên đáp ứng của chúng. Vậy nên, nhất thiết phải có sự phân tích động lực học của các hệ thống AMB bởi hai lý do chính sau đây:
Thứ nhất, khảo sát cơ bản các ảnh hưởng phi tuyến lên đáp ứng động
của các vòng bi từ tính có thể cung cấp những hiểu biết hữu ích từ đặc tính của hệ thống tại các chế độ làm việc khác nhau, và có thể dự đoán đáp ứng động phức tạp của hệ.
Thứ hai, cần thiết phải có một mô hình tham số chính xác cho AMB
đối với thiết kế tối ưu nhằm đạt được chế độ làm việc tin cậy và ổn định.
Đối tượng nghiên cứu là một hệ thống gồm hai bộ AMB, được bố trí tại hai đầu của rotor, để điều khiển chuyển vị phương đứng và phương ngang của rotor theo 4 bậc tự do (bốn phương). Bộ AMB1 tạo ra các lực treo hướng kính theo các trục x1 và y1. Bộ AMB2 tạo ra các lực treo hướng kính theo các trục
x2 và y2, Đáng lưu ý rằng, khi ta xem xét đến cả các góc nghiêng trong chuyển động của trục rotor thì ảnh hưởng hồi chuyển gây nên sự xen kênh không mong muốn giữa các trục x1, y1, x2 và y2.
Hình 2.8 minh họa cấu trúc của một hệ thống AMB được lựa chọn để tiến hành khảo sát. Theo cấu trúc này, hệ thống bao gồm 2 bộ AMB được bố trí ở hai đầu của trục động cơ. Phần chính giữa là rotor của động cơ. Hai bộ AMB sẽ gồm có hai rotor, là phần chuyển động, có dạng hình trụ trục ngang bằng vật liệu sắt từ. Tương ứng cho hai phần rotor của AMB là hai phần stator, là phần tĩnh, bao quanh các rotor này. Mỗi phần stator gồm có 4 cực và một gông từ. Gông từ làm nhiệm vụ cố định phần stator và làm đường dẫn khép kín cho đường đi của từ thông. Kích thước của gông từ phải được thiết kế đủ lớn để tránh được bão hòa mạch từ và có được độ cứng cơ tính cao nhằm chống lại được rung động do các lực từ hướng kính gây ra. Vùng không gian giữa các cực từ để dành cho phần dây cuốn [16].
Một vòng bi từ hướng kính thông thường bao gồm bốn cơ cấu treo điện từ (hình vẽ 2.8) phục vụ cho chuyển động hai bậc tự do. Hai cuộn dây tại hai cực từ bên và hai cuộn dây tại hai cực từ trên và dưới trong mỗi stator của một bộ AMB được cấp vào các dòng điện nhằm tạo ra các lực từ treo hướng kính theo các phương ngang, x, và phương đứng, y, tương ứng. Bằng cách này, các lực từ treo rotor sẽ được điều khiển tích cực bằng cách điều khiển các dòng điện đưa vào từng cuộn dây.