BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

VŨ ĐÌNH ĐẠT

NGHIÊN CỨU NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG Ổ TỪ KIỂU LAI

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA

Hà Nội - 2022


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

VŨ ĐÌNH ĐẠT

NGHIÊN CỨU NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG Ổ TỪ KIỂU LAI

Ngành: Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa
Mã số: 9520216

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. PGS.TS. Nguyễn Quang Địch
2. PGS.TS. Nguyễn Huy Phương

Hà Nội - 2022

LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của cá nhân tôi dưới sự hướng dẫn
của tập thể hướng dẫn khoa học. Tài liệu tham khảo trong luận án được trích dẫn
đầy đủ. Các kết quả nghiên cứu của luận án là trung thực và chưa từng được các tác
giả khác công bố.
Hà Nội, ngày 22 tháng 02 năm 2022
Tập thể hướng dẫn khoa học

Nghiên cứu sinh

PGS.TS. Nguyễn Quang Địch PGS.TS. Nguyễn Huy Phương

Vũ Đình Đạt

1


LỜI CẢM ƠN
Trải qua một thời gian dài, khó khăn và nhiều thử thách tác giả cũng đã hoàn thành
bản luận án của mình. Trong suốt q trình đó, tác giả đã luôn nhận được sự giúp
đỡ hỗ trợ của các đơn vị chuyên môn, tập thể hướng dẫn, các nhà khoa học, gia đình
và đồng nghiệp.
Qua đây tác giả muốn gửi lời cảm ơn sâu sắc tới tập thể hướng dẫn PGS.TS.
Nguyễn Quang Địch, PGS.TS. Nguyễn Huy Phương, những người đã định hướng,
tận tình hướng dẫn chun mơn và bổ sung kịp thời những kiến thức liên quan. Xin
chân thành cảm ơn các giảng viên, các nhà khoa học thuộc viện Kỹ thuật điều khiển
và Tự động hóa, bộ mơn Tự động hóa cơng nghiệp (viện Điện) trường Đại học Bách
khoa Hà Nội đã nhiệt tình giúp đỡ, có những đóng góp chun mơn q báu và
cung cấp tài liệu tham khảo để tác giả hoàn thành luận án này.
Tác giả xin cảm ơn Viện Kỹ thuật điều khiển và Tự động hóa trường Đại học Bách

khoa Hà Nội đã hỗ trợ về thiết bị thí nghiệm, hướng dẫn vận hành để tác giả có thể
hồn thành một số quy trình thực nghiệm của luận án.
Tác giả cũng xin cảm ơn tới Đảng ủy, Ban giám hiệu và các đồng nghiệp tại trường
Đại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên đã đồng ý về chủ trương, tạo điều kiện thuận
lợi để tác giả sắp xếp thời gian vừa hoàn thành nhiệm vụ chun mơn vừa hồn
thành luận án của mình.
Đặc biệt tác giả muốn gửi lời cảm ơn tới vợ, hai con và tồn thể gia đình, bạn bè đã
hết lòng ủng hộ, chia sẻ cả về tinh thần và vật chất để tác giả hoàn thành tốt nội
dung nghiên cứu này.
Tác giả luận án

2


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ..................................................................................................... 1
LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................... 2
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU ................................................ 5
DANH MỤC BẢNG BIỂU .................................................................................... 11
DANH MỤC HÌNH VẼ.......................................................................................... 11
MỞ ĐẦU .................................................................................................................. 14
1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI ............................................................................... 14
2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU ................................................................ 15
3. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU ...................................................................................... 15
4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................................................................... 15
5. NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN................................................................ 15
6. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN .................................................................... 16
7. BỐ CỤC VÀ NỘI DUNG CỦA LUẬN ÁN .................................................................. 16
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ Ổ TỪ KIỂU LAI ............................................. 18
1.1 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ Ổ TỪ .............................................................................. 18

1.1.1 Ổ từ bị động (PMB) .................................................................................. 19
1.1.2 Ổ từ chủ động (AMB) ............................................................................... 20
1.1.3 Ổ từ kiểu lai (HMB) .................................................................................. 20
1.2 NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN Ổ TỪ KIỂU LAI.......................................................... 21
1.2.1 Nghiên cứu về cấu trúc ổ từ kiểu lai ......................................................... 21
1.2.2 Nguyên cứu về các phương pháp điều khiển ổ từ kiểu lai ........................ 25
1.3 KẾT LUẬN VÀ ĐỊNH HƯỚNG NGHIÊN CỨU ......................................................... 27
CHƯƠNG 2. NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC MỚI Ổ TỪ KIỂU LAI .................. 28
2.1 Ổ TỪ KIỂU LAI KHƠNG CĨ KHE HỞ PHỤ............................................................. 28
2.1.1 Cấu trúc ổ từ kiểu lai khơng có khe hở phụ .............................................. 28
2.1.2 Phân tích mơ hình bằng phương pháp mô phỏng phần tử hữu hạn ......... 30
2.1.3 Phân tích so sánh kết quả ......................................................................... 34
2.2 Ổ TỪ KIỂU LAI KHE HỞ PHỤ .............................................................................. 36
2.2.1 Cấu trúc ổ từ kiểu lai khe hở phụ ............................................................. 36
2.2.2 Phương pháp tính tốn mạch từ tương đương ......................................... 37
2.2.3 Phương pháp mơ phỏng phần tử hữu hạn ................................................ 39
2.2.4 Phân tích đánh giá kết quả ....................................................................... 40
2.3 Ổ TỪ KIỂU LAI KHE PHÂN CÁCH ........................................................................ 42
2.3.1 Cấu trúc ổ từ kiểu lai khe phân cách ........................................................ 43
2.3.2 Phương pháp tính tốn mạch từ tương đương ......................................... 45
3


2.3.3 Phương pháp mô phỏng phần tử hữu hạn ................................................ 51
2.3.4 So sánh ổ từ kiểu lai khe phân cách và ổ từ kiểu lai khe hở phụ .............. 55
2.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 ....................................................................................... 58
CHƯƠNG 3. NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ ĐIỀU KHIỂN CHO Ổ TỪ KIỂU
LAI KHE PHÂN CÁCH ........................................................................................ 59
3.1 XÂY DỰNG MƠ HÌNH TỐN HỌC ....................................................................... 59
3.1.1 Mô tả hệ thống ổ từ kiểu lai khe phân cách.............................................. 59

3.1.2 Xây dựng mơ hình tốn học hệ thống ổ từ kiểu lai khe phân cách .......... 60
3.2 XÂY DỰNG HỆ ĐIỀU KHIỂN TUYẾN TÍNH PHẢN HỒI TẬP TRUNG PD .................. 65
3.2.1 Thiết kế hệ điều khiển PD ........................................................................ 65
3.2.2 Mô phỏng đánh giá hệ điều khiển PD ..................................................... 71
3.3 XÂY DỰNG HỆ ĐIỀU KHIỂN PHI TUYẾN DỰA TRÊN BỘ ĐIỀU KHIỂN TRƯỢT ....... 75
3.3.1 Thiết kế hệ điều khiển trượt ..................................................................... 75
3.3.2 Mô phỏng đánh giá hệ điều khiển trượt .................................................. 81
3.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 ....................................................................................... 87
CHƯƠNG 4. XÂY DỰNG MƠ HÌNH THỰC NGHIỆM VÀ CÁC KẾT QUẢ
THỰC NGHIỆM .................................................................................................... 88
4.1 GIỚI THIỆU MƠ HÌNH THỰC NGHIỆM ................................................................. 88
4.2 CƠ CẤU CHẤP HÀNH CỦA HỆ THỐNG Ổ TỪ KIỂU LAI KHE PHÂN CÁCH .............. 89
4.2.1 Stator của ổ từ kiểu lai khe phân cách ..................................................... 90
4.2.2 Rotor của ổ từ kiểu lai khe phân cách ...................................................... 90
4.3 PHẦN CỨNG CỦA HỆ ĐIỀU KHIỂN Ổ TỪ KIỂU LAI KHE PHÂN CÁCH .................... 92
4.3.1 Mô tả phần cứng của hệ điều khiển ổ từ kiểu lai khe phân cách ............ 92
4.3.2 Bộ biến đổi công suất .............................................................................. 93
4.3.3 Cảm biến khoảng cách............................................................................. 95
4.3.4 Mơ hình hồn thiện hệ thống ổ từ kiểu lai khe phân cách....................... 97
4.4 KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ ............................................................. 98
4.4.1 Rotor ở trạng thái tĩnh không quay ......................................................... 98
4.4.2 Rotor ở trạng thái quay ........................................................................... 99
4.4.3 Khi rotor thay đổi tải trọng và có tác động nhiễu lực bên ngồi ........... 100
4.5 KẾT LUẬN CHƯƠNG 4 ..................................................................................... 102
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .............................................................................. 104
DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN ............. 106
TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................................................... 107
PHỤ LỤC .............................................................................................................. 114

4



DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU
1. Danh mục các từ viết tắt
STT

Từ viết tắt

Ý nghĩa tiếng Anh

Ý nghĩa tiếng Việt

1

AMB

Active Magnetic Bearing

Ổ từ chủ động

2

COM

Center Of Mass

Tâm khối

3


DOF

Degrees Of Freedom

Bậc tự do

4

EMCM

Equivalent Magnetic Circuit
Method

5

FEM

Finite Element Method

Phương pháp mạch từ tương
đương
Phương pháp phần tử hữu
hạn

6

HMB

Hybrid Magnetic Bearing


Ổ từ kiểu lai

7

MIMO

Multiple-Input, MultipleOutput

Nhiều đầu vào nhiều đầu ra

8

PMB

Passive Magnetic Bearing

Ổ từ bị động

9

PWM

Pulse Width Modulation

Điều chế độ rộng xung

10

SISO


Single-Input, Single-Output

Một đầu vào một đầu ra

2. Danh mục các ký hiệu
STT

Ký hiệu

Đơn vị

Ý nghĩa

1

B

T

2

H

A/m

3

Fpm

A


4

Rst

1/H

Từ trở của gông thép stator trái phải

5

Rag

1/H

Từ trở khe hở khơng khí giữa cực từ và rotor

Mật độ từ thông
Cường độ từ trường
Sức từ động của nam châm

5


6

Rrt

1/H


Từ trở của rotor

7

Rt1

1/H

Từ trở của mạch từ (trường hợp 1)

8

Rt2

1/H

Từ trở của mạch từ (trường hợp 2)

9

Rsa

1/H

Từ trở của khe hở phụ

10

1


Wb

Từ thông của mạch từ (trường hợp 1)

11

2

Wb

Từ thông của mạch từ (trường hợp 2)

12

F1

N

Lực từ do nam châm vĩnh cửu sinh ra

13

F2

N

Lực từ do cuộn dây điều khiển sinh ra

14


F

N

Tổng lực từ tác dụng lên rotor

15

0

H/m

16

u

17

NI

A

18

N

vòng

19


Ag

m

20

ix 0

A

21

ix

A

22

x

m

Khe hở khơng khí cực từ phía trên và rotor

23

x

m


Khe hở khơng khí cực từ phía dưới và rotor

24

NI x

A

25

Rai 

1/H

26

Rai 

1/H

Độ từ thẩm của chân không
Hệ số từ thẩm tương đối của nam châm
Sức từ động cuộn dây điều khiển
Số vòng dây của cuộn dây điều khiển
Khoảng cách khe hở phụ
Dịng điện điều khiển tại vị trí rotor cân bằng
chính giữa
Lượng thay đổi dòng điện điều khiển khi rotor
dịch chuyển một khoảng x


Sức từ động cuộn dây điều khiển cực từ phía trên
rotor
Từ trở của khe hở khơng khí của cực từ và rotor
(phần cực từ ở giữa chứa nam châm vĩnh cửu).
Từ trở của khe hở khơng khí của cực từ và rotor
(phần cực từ ở ngồi khơng nam châm vĩnh cửu).
6


Từ trở của nửa cực từ stator bên trái, bên phải
(phần cực từ ở giữa chứa nam châm vĩnh cửu)
Từ trở của nửa cực từ stator bên trái, bên phải
(phần cực từ bên ngồi khơng chứa nam châm
vĩnh cửu)

27

Rsi

1/H

28

Rso

1/H

29

Rrt


1/H

Từ trở của rotor

30

A

m2

Tiết diện phần khe hở giữa cực từ và rotor

31

Ai

m2

Tiết diện cực từ phần trong chứa nam châm

32

Ao

m2

33

ki


34

ko

35

Rci

1/H

36

Rco

1/H

37

Rxi

1/H

38

Rxo

1/H

39


 xi 

Wb

40

xo

Wb

41

Fx

N

Lực từ của cực từ phía trên tác dụng lên rotor

42

Fx

N

Lực từ của cực từ phía dưới tác dụng lên rotor

43

Fx


N

Tổng lực từ tác dụng lên rotor theo phương trục x

44

K ix

N/A

Hệ số độ cứng dòng điện

45

Kx

N/m

Hệ số độ cứng dịch chuyển

46

x0

m

Tiết diện cực từ phần ngồi khơng chứa nam
châm
Hệ số diện tích phần cực từ ở giữa chứa nam

châm so với tổng diện tích mặt cắt ngang của cực
từ
Hệ số tiết diện phần cực từ ngồi khơng chứa nam
châm với tổng diện tích mặt cắt ngang của cực từ
Từ trở xác định không đổi trong mạch từ ở giữa
chứa nam châm
Từ trở xác định không đổi trong mạch từ ở ngồi
khơng chứa nam châm
Từ trở mạch từ phần giữa chứa nam châm (cực từ
phía trên rotor)
Từ trở mạch từ phần ngồi khơng chứa nam châm
(cực từ phía trên rotor)
Từ thơng mạch từ phần giữa chứa nam châm (cực
từ phía trên rotor)
Từ thơng mạch từ phần ngồi khơng chứa nam
châm (cực từ phía trên rotor)

Khe hở khơng khí giữa cực từ và rotor tại vị trí
cân bằng
7


47

x

m

Độ dịch chuyển theo phương x


48

y

m

Độ dịch chuyển theo phương y

49

α

rad

Góc quay quanh trục x

50

𝛽

rad

Góc quay quanh trục y

51

𝛺

rad/s


52

xas

m

53

yas

m

54

xbs

m

55

ybs

m

56

xab

m


57

yab

m

58

xbb

m

59

ybb

m

60

s

m

Khoảng cách từ tâm rotor tới vị trí cảm biến

61

b


m

Khoảng cách từ tâm rotor tới ổ từ

62

f

N

63

Fax

N

64

Fay

N

65

Fbx

N

66


Fby

N

67

Ix

kgm2

Vận tốc góc rotor
Độ dịch chuyển rotor theo phương x tại vị trí cảm
biến phía ổ từ (HMB-A)
Độ dịch chuyển rotor theo phương y tại vị trí cảm
biến phía ổ từ (HMB-A)
Độ dịch chuyển rotor theo phương x tại vị trí cảm
biến phía ổ từ (HMB-B)
Độ dịch chuyển rotor theo phương y tại vị trí cảm
biến phía ổ từ (HMB-B)
Độ dịch chuyển rotor theo phương x tại vị trí ổ từ
(HMB-A)
Độ dịch chuyển rotor theo phương y tại vị trí ổ từ
(HMB-A)
Độ dịch chuyển rotor theo phương x tại vị trí ổ từ
(HMB-B)
Độ dịch chuyển rotor theo phương y tại vị trí ổ từ
(HMB-B)

Ma trận lực từ tác dụng của (HMB-A và HMB-B)
lên hai đầu rotor

Lực từ theo phương x tác dụng lên rotor của ổ từ
(HMB-A)
Lực từ theo phương y tác dụng lên rotor của ổ từ
(HMB-A)
Lực từ theo phương x tác dụng lên rotor của ổ từ
(HMB-B)
Lực từ theo phương y tác dụng lên rotor của ổ từ
(HMB-B)
Momen quán tính rotor theo trục x
8


68

Iy

kgm2

Momen quán tính rotor theo trục y

69

Iz

kgm2

Momen quán tính rotor theo trục z

70


P,D

71

Pco

Hệ số P chuyển động quay

72

Ppa

Hệ số P chuyển động tịnh tiến

73

Dco

Hệ số D chuyển động quay

74

Dpa

Hệ số D chuyển động tịnh tiến

75

m


76

M

Ma trận gồm hai thành phần khối lượng (m) và
momen quán tính của rotor

77

G

Ma trận con quay hồi chuyển

78

q

Tọa độ tâm rotor

79

qs

m

Độ dịch chuyển của rotor tại vị trí cảm biến

80

qb


m

Độ dịch chuyển của rotor tại vị trí ổ từ (HMB-A
và HMB-B)

81

q0

Vector trạng thái ban đầu của rotor

82

T

Ma trận chuyển đổi vị trí

83

B

Ma trận chuyển đổi lực

84

Ki

N/A


Ma trận độ cứng dòng điện

85

Ks

N/m

Ma trận độ cứng dịch chuyển

86

kai

N/A

Độ cứng dòng điện của ổ từ (HMB-A)

87

kbi

N/A

Độ cứng dòng điện của ổ từ (HMB-B)

88

kas


N/m

Độ cứng dịch chuyển của ổ từ (HMB-A)

Ma trận hệ số bộ điều khiển PD

kg

Khối lượng của rotor

9


89

kbs

N/m

90

i

A

91

iax , ibx

A


92

iay , iby

A

93

Kns

N/m

94

Tout

Ma trận phân bố lực

95

Tin

Ma trận biến đổi tọa độ tại vị trí cảm biến sang
tọa độ tâm rotor

96

K cs -


N/m

97

D

N

Thành phần nhiễu không xác định

N

Thành phần nhiễu không xác định

98
99

d1 , d 2 ,
d3 , d4
s1 , s 2 ,
s3 , s4

Độ cứng dịch chuyển của ổ từ (HMB-B)
Dòng điện điều khiển ổ từ
Dòng điện điều khiển ổ từ (HMB-A) và (HMBB) theo phương x
Dòng điện điều khiển ổ từ (HMB-A) và (HMBB) theo phương y
Ma trận độ cứng dịch chuyển âm

Ma trận của thành phần bổ sung


Mặt trượt của phương pháp điều khiển trượt

100

 ,k ,c

101

1 ,  2 , 3 ,  4

Hệ số bộ điều khiển trượt

102

k1 , k 2 , k3 , k 4

Hệ số bộ điều khiển trượt

103

c1, c2 , c3 ,c4

Hệ số bộ điều khiển trượt

104

U

A


105

u1 , u 2 ,
u3 , u4

A

106

e

107

er

m

Độ lệch tâm của rotor

108

mn

kg

Khối lượng quả nặng

Ma trận hệ số bộ điều khiển trượt

Tín hiệu dịng điện điều khiển phương pháp điều

khiển phương pháp điều khiển trượt
Tín hiệu dòng điện điều khiển phương pháp điều
khiển phương pháp điều khiển trượt
Sai lệch của phương pháp điều khiển trượt

10


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1 Thông số cơ bản của cực từ kiểu lai ........................................................ 29
Bảng 2.2 Thông số cơ bản của ổ từ kiểu lai khe phân cách .................................... 51
Bảng 2.3 Thông số so sánh hai loại ổ từ kiểu lai ..................................................... 57
Bảng 3.1 Giá trị các thông số mơ hình ổ từ kiểu lai khe phân cách ........................ 70
Bảng 3.2 Tham số điều khiển PD ............................................................................ 71
Bảng 3.3 Tham số điều khiển trượt ......................................................................... 81
Bảng 4.1 Thông số cơ bản mơ hình thực nghiệm hệ ổ từ kiểu lai khe phân cách ... 97

DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1 Cấu tạo ổ bi ................................................................................................ 18
Hình 1.2 Cấu tạo ổ từ................................................................................................ 19
Hình 1.3 Cấu tạo ổ từ bị động dạng đẩy ................................................................... 19
Hình 1.4 Cấu tạo ổ từ chủ động ................................................................................ 20
Hình 1.5 Cấu tạo ổ từ kiểu lai................................................................................... 21
Hình 1.6 Số lượng cực từ của ổ từ kiểu lai ............................................................... 22
Hình 1.7 Cấu trúc ổ từ kiểu lai dạng 1 ..................................................................... 22
Hình 1.8 Cấu trúc ổ từ kiểu lai dạng 2 ..................................................................... 23
Hình 1.9 Cấu trúc ổ từ kiểu lai dạng 3 ..................................................................... 24
Hình 2.1 Cấu trúc ổ từ kiểu lai khơng có khe hở phụ .............................................. 28
Hình 2.2 Mơ hình cực từ kiểu lai khơng có khe hở phụ ........................................... 29
Hình 2.3 Điều kiện biên............................................................................................ 30

Hình 2.4 Chia lưới mơ hình cực từ kiểu lai khơng có khe hở phụ ........................... 31
Hình 2.5 Phân bố lực từ tác dụng lên rotor .............................................................. 31
Hình 2.6 Lực từ tác dụng lên rotor theo dịng điện .................................................. 32
Hình 2.7 Cực từ gồm nam châm điện và nam châm vĩnh cửu ................................. 32
Hình 2.8 Phân bố lực từ tác dụng lên rotor .............................................................. 33
Hình 2.9 Lực từ tác dụng lên rotor theo dịng điện .................................................. 33
Hình 2.10 Tổng hợp lực từ tác dụng lên rotor theo dịng điện ................................. 34
Hình 2.11 Mơ tả phân bố mật độ từ cảm .................................................................. 35
Hình 2.12 Đường đặc tính H-B của thép steel_1008 ............................................... 35
Hình 2.13 Mơ hình cực từ kiểu lai có khe hở phụ .................................................... 36
Hình 2.14 Mạch từ tương đương do nam châm vĩnh cửu sinh ra............................. 37
Hình 2.15 Mạch từ tương đương do nam châm điện sinh ra .................................... 38
Hình 2.16 Lực từ tác dụng lên rotor theo dòng điện (EMCM) ................................ 39
11


Hình 2.17 Phân bố lực từ tác dụng lên rotor ............................................................ 40
Hình 2.18 Lực từ tác dụng lên rotor theo dịng điện (FEM) .................................... 40
Hình 2.19 Lực từ tác dụng lên rotor theo dịng điện (EMCM & FEM) ................... 41
Hình 2.20 Lực từ tác dụng lên rotor theo dòng điện ................................................ 42
Hình 2.21 Cấu trúc ổ từ kiểu lai khe phân cách ....................................................... 43
Hình 2.22 Rotor dịch chuyển lên một khoảng x theo chiều (+x) ............................. 44
Hình 2.23 Từ thơng cực từ của ổ từ kiểu lai khe phân cách ..................................... 45
Hình 2.24 Mạch từ phần cực từ ở giữa ..................................................................... 45
Hình 2.25 Mạch từ phần cực từ bên ngồi ............................................................... 47
Hình 2.26 Mơ phỏng phần tử hữu hạn 3D cho ổ từ kiểu lai khe phân cách ............. 52
Hình 2.27 Lực hút của cực từ phía trên lên rotor ứng với x=-0.4mm ...................... 52
Hình 2.28 Lực hướng tâm biến đổi theo độ dịch chuyển rotor ................................ 53
Hình 2.29 Lực hướng tâm biến đổi theo dòng điện điều khiển ................................ 54
Hình 2.30 Cấu trúc hai kiểu ổ từ kiểu lai mới đề xuất ............................................. 55

Hình 2.31 Lực tác tác dụng theo độ dịch chuyển của hai loại ổ từ .......................... 56
Hình 2.32 Lực tác tác dụng theo dịng điện của hai loại ổ từ ................................... 56
Hình 3.1 Hệ thống ổ từ kiểu lai khe phân cách ........................................................ 59
Hình 3.2 Sơ đồ thông số hệ thống ổ từ kiểu lai khe phân cách ................................ 60
Hình 3.3 Cấu trúc điều khiển ổ từ kiểu lai khe phân cách........................................ 65
Hình 3.4 Tập hợp trị riêng với 𝛺 từ 0-11400 vịng/phút .......................................... 71
Hình 3.5 Chuyển động tịnh tiến của rotor khi 𝛺=0 .................................................. 72
Hình 3.6 Chuyển động quay của rotor khi 𝛺=0 ....................................................... 72
Hình 3.7 Chuyển động tịnh tiến và quay của rotor khi 𝛺=0 .................................... 73
Hình 3.8 Chuyển động quay của rotor khi 𝛺=6000 vịng/phút ................................ 74
Hình 3.9 Chuyển động quay của rotor khi 𝛺=10500 vịng/phút .............................. 74
Hình 3.10 Độ thị hàm Sigmoid(s) đã chọn ............................................................... 81
Hình 3.11: Đồ thị quan hệ giữa sai lệch và đạo hàm sai lệch .................................. 82
Hình 3.12 Chuyển động tịnh tiến của rotor theo trục x ............................................ 83
Hình 3.13 Chuyển động của rotor (khi chỉ có tải trọng rotor).................................. 84
Hình 3.14 Chuyển động tịnh tiến của rotor theo trục x (khi treo thêm vật nặng) .... 85
Hình 3.15 Chuyển động của rotor khi 𝛺=10500 vịng/phút .................................... 86
Hình 4.1 Cấu trúc mơ hình thực nghiệm hệ ổ từ kiểu lai khe phân cách ................. 88
Hình 4.2 Cơ cấu chấp hành của hệ thống ổ từ kiểu lai khe phân cách ..................... 89
Hình 4.3 Stator ổ từ kiểu lai khe phân cách ............................................................. 90
Hình 4.4 Cấu tạo cực từ ổ từ kiểu lai khe phân cách................................................ 90
Hình 4.5 Rotor hệ thống ổ từ kiểu lai khe phân cách ............................................... 91
Hình 4.6 Cơ cấu chấp hành hệ thống ổ từ kiểu lai khe phân cách đã chế tạo .......... 91
Hình 4.7 Sơ đồ mô tả hệ thống điều khiển cho ổ từ kiểu lai khe phân cách ............ 92
Hình 4.8 Mạch cầu H của bộ biến đổi công suất ...................................................... 93
12


Hình 4.9 Mạch vịng điều khiển dịng điện của bộ biến đổi ..................................... 95
Hình 4.10 Sản phẩm bộ biến đổi cơng suất .............................................................. 95

Hình 4.11 Đầu đo cảm biến khoảng cách ................................................................. 96
Hình 4.12 Mơ hình thực nghiệm hệ ổ từ kiểu lai khe phân cách 4 bậc tự do........... 97
Hình 4.13 Độ dịch chuyển rotor khi khởi động nâng rotor ...................................... 98
Hình 4.14 Độ dịch chuyển rotor khi rotor quay từ 0 tới 7000 vịng/phút ................ 99
Hình 4.15 Thực nghiệm thay đổi tải trọng ............................................................. 100
Hình 4.16 Độ dịch chuyển rotor khi thay đổi tải trọng .......................................... 101
Hình 4.17 Độ dịch chuyển rotor khi nhiễu lực tác động ........................................ 102

13


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Ổ đỡ từ là một loại ổ trục có khả năng nâng khơng tiếp xúc các trục chuyển động
nhờ vào lực từ trường.
Ứng dụng điển hình đầu tiên của ổ đỡ từ là đầu những năm 1970 cho hệ thống định
hướng vệ tinh và bộ ổn định con quay hồi chuyển trong không gian. Ưu điểm đặc
biệt của ổ đỡ từ trong các ứng dụng này là độ chính xác và tuổi thọ lâu dài. Kể từ
đó, ổ đỡ từ ngày càng trở nên phổ biến để sử dụng trong các máy móc cơng nghiệp.
Những ứng dụng điển hình thành cơng nhất là trong máy bơm phân tử tuabin, máy
phát điện tăng áp, máy nén tuabin… Những máy này thường chạy ở tốc độ rất cao
do đó những rung động của rotor sẽ chuyển thành hiện tượng cộng hưởng nếu sử
dụng ổ đỡ thông thường. Tuy nhiên, nếu sử dụng ổ đỡ từ tính, điều khiển chủ động
có thể được sử dụng để triệt tiêu những rung động này, dẫn đến tăng tính an toàn và
hiệu quả. Một ứng dụng thú vị khác là các trục máy phay và mài tốc độ cao, rotor
không phải lúc nào cũng hướng tâm trong stator mà được điều khiển tuân theo
những quỹ đạo nhất định để gia công các bộ phận không đối xứng mà chỉ có ổ từ
mới có khả năng kiểm sốt được. Bên cạnh những ứng dụng trên, ổ đỡ từ còn thấy
trong máy bơm máu, máy ly tâm, bánh đà tích trữ năng lượng, thiết bị tia X và gần
đây là trong tuabin khí thuộc lĩnh vực hàng khơng.

Với những ưu điểm vượt trội khó thay thế và tiềm năng phát triển ứng dụng rộng rãi
nhưng hệ thống ổ từ đại diện cho một hệ thống cơ điện phức tạp, cần có nhiều hoạt
động nghiên cứu và phát triển. Những nghiên cứu bao gồm thiết kế cơ khí, truyền
động điện tử cơng suất, thiết kế bộ điều khiển để khắc phục những hạn chế tồn tại
và phát triển một hệ thống ổ từ có hiệu suất và chất lượng cao.
Ổ từ theo thành phần cấu tạo được chia làm ba loại, ổ từ bị động cấu tạo bởi nam
châm vĩnh cửu, ổ từ chủ động cấu tạo bởi nam châm điện và ổ từ kiểu lai cấu tạo kết
hợp nam châm điện và nam châm vĩnh cửu. Bởi vì có cấu tạo kết hợp nên ổ từ kiểu
lai đã tổng hợp được các ưu điểm của cả hai loại ổ từ còn lại. Đó là tận dụng lực
nâng sẵn có của nam châm vĩnh cửu để tiết kiệm năng lượng điện từ cần cung cấp
đồng thời vẫn có khả năng điều khiển linh hoạt nhờ tác động điều khiển qua nam
châm điện. Tuy nhiên, có cấu tạo kết hợp của hai loại nam châm nên ổ từ kiểu lai
tồn tại xen kênh của từ thơng và nguy cơ bão hịa từ trong mạch từ dẫn đến tổn hao
14


năng lượng từ trường đồng thời gây khó khăn trong quá trình điều khiển. Vì vậy
trong luận án này tác giả sẽ tập trung nghiên cứu đối tượng ổ từ kiểu lai. Cụ thể sẽ
tiến hành nghiên cứu phát triển cấu trúc ổ từ kiểu lai mới và lựa chọn phương pháp
điều khiển phù hợp để giải quyết những tồn tại bên trên. Nhằm mục tiêu tiết kiệm
năng lượng tiêu thụ, tăng khả năng chịu tải và dễ dàng điều khiển cho ổ từ kiểu lai.

2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu: ổ từ kiểu lai, loại ổ từ tích hợp nam châm vĩnh cửu và nam
châm điện.
Phạm vi nghiên cứu: thiết kế cấu tạo, xây dựng mơ hình tốn học, thiết kế bộ điều
khiển thích hợp cho ổ từ kiểu lai.

3. Mục tiêu nghiên cứu
Nghiên cứu phát triển cấu trúc ổ từ kiểu lai mới đảm bảo giảm ảnh hưởng xen kênh,

giảm ảnh hưởng bão hòa từ, tiết kiệm năng lượng, dễ dàng điều khiển.
Xây dựng hệ điều khiển phù hợp để đảm bảo hoạt động cho ổ từ kiểu lai với cấu
trúc mới.

4. Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu bắt đầu từ nghiên cứu lý thuyết đến mô phỏng và thực
nghiệm. Nghiên cứu tổng quan về cấu tạo và phương pháp điều khiển của ổ từ kiểu
lai để lựa chọn cấu trúc ổ từ kiểu lai có nhiều ưu điểm và phương pháp điều khiển
phù hợp. Áp dụng phương pháp mạch từ tương đương, phương pháp mơ phỏng
phần tử hữu hạn để tính tốn mơ phỏng cấu trúc ổ từ kiểu lai. Xây dựng mơ hình
tốn học ổ từ kiểu lai, thiết kế bộ điều khiển phù hợp và mô phỏng điều khiển trên
Matlab. Cuối cùng tiến hành thực nghiệm để kiểm chứng.

5. Những đóng góp mới của luận án
- Nghiên cứu và phát triển thành công một cấu trúc ổ từ kiểu lai mới (ổ từ kiểu lai
khe phân cách), thỏa mãn các tiêu chí khơng xen kênh từ thơng, giảm từ trường tản,
mở rộng đường dẫn từ thông, tiết kiệm năng lượng và dễ dàng điều khiển.
- Xây dựng được mô hình tốn học cho ổ từ kiểu lai khe phân cách, trong mơ hình
tốn học có tính đến ảnh hưởng của tốc độ quay của rotor.
- Xây dựng được hệ điều khiển tuyến tính và phi tuyến đảm bảo hoạt động ổn định
của ổ từ kiểu lai khe phân cách.
15


+ Bộ điều khiển tuyến tính phản hồi tập trung PD tại tâm rotor được thiết kế.
Trong đó thành phần điều khiển chuyển động tịnh tiến và chuyển động quay của
rotor được phân tách với nhau.
+ Bộ điều khiển phi tuyến (điều khiển trượt) được thiết kế với hàm dấu Sgn
được thay thế bằng hàm Sigmoid đã giảm thiểu hiện tượng rung (chattering) của
phương pháp điều khiển trượt.

- Xây dựng được mơ hình hệ thống ổ từ kiểu lai khe phân cách và thực hiện được
thuật toán điều khiển PD trên nền tảng hệ thống ổ từ đã xây dựng. Kết quả hệ thống
làm việc ổn định trong các điều kiện tốc độ khác nhau, không bị ảnh hưởng xen
kênh chuyển động và ổn định với tác động nhiễu lực bên ngoài.

6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
a) Ý nghĩa khoa học:
Việc thay thế ổ bi thép kinh điển bởi ổ từ không ma sát trong các hệ thống chuyển
động đã trở thành một xu hướng quan trọng, đặc biệt đối với các ứng dụng yêu cầu
tốc độ cao. Ổ từ giúp nâng cao hiệu suất và chất lượng chuyển động, tăng tuổi thọ
thiết bị và hạn chế thời gian duy tu bảo dưỡng. Tuy nhiên, để các ưu thế trên có thể
được phát huy thực sự, cịn cần thêm nhiều giải pháp “thiết kế - điều khiển” có hiệu
lực. Đề tài với đối tượng nghiên cứu là ổ từ kiểu lai, thực hiện các nghiên cứu về
thiết kế cấu trúc và phương pháp điều khiển là hướng đi đúng đắn và có ý nghĩa
khoa học.
b) Ý nghĩa thực tiễn:
Các kết quả nghiên cứu về các giải pháp thiết kế và điều khiển cho ổ từ kiểu lai đã
được kiểm nghiệm bằng mô phỏng và thực nghiệm cho kết quả tốt. Bằng việc tích
hợp nam châm vĩnh cửu với thiết kế hợp lý đã làm tăng độ tuyến tính của hệ thống
ổ từ kiểu lai và tối ưu năng lượng. Đây là cơ sở quan trọng cho các nghiên cứu phát
triển ứng dụng.

7. Bố cục và nội dung của luận án
Luận án bao gồm 4 chương và phần kết luận chung có các nội dung chính như sau:
Chương 1: Đánh giá tình hình nghiên cứu, chế tạo, tiềm năng ứng dụng của ổ từ.
Phân tích ưu nhược điểm các cấu trúc khác nhau của ổ từ kiểu lai, từ đó đưa ra
những cải tiến phù hợp để phát triển cấu trúc ổ từ kiểu lai mới. Phân tích ưu nhược
điểm, khả năng áp dụng các phương pháp điều khiển cho ổ từ nói chung và ổ từ
16



kiểu lai nói riêng, qua đó lựa chọn phương pháp điều khiển phù hợp cho cấu trúc ổ
từ kiểu lai mới.
Chương 2: Phân tích tính tốn chi tiết về dạng cấu trúc ổ từ kiểu lai đã được công
bố và tìm ra những hạn chế tồn tại để đưa ra cải tiến mới. Tác giả đã so sánh hiệu
quả của các cấu trúc ổ từ kiểu lai mới đề xuất ở luận án này (ổ từ kiểu lai khe hở
phụ, ổ từ kiểu lai khe phân cách) với dạng ổ từ kiểu lai đã có thơng qua hai phương
pháp tính tốn và mơ phỏng. Hai phương pháp đó là: Phương pháp tính tốn mạch
từ tương đương (ECMC) và phương pháp mô phỏng phần từ hữu hạn (FEM) sử
dụng phần mềm mơ phỏng ANSYS. Từ những tính tốn và phân tích mô phỏng sẽ
đưa ra những đánh giá về hiệu quả của cấu trúc ổ từ kiểu lai mới so với cấu trúc đã
có để lựa chọn cấu trúc tối ưu. Bên cạnh đó thì những phân tích tính tốn cũng được
dùng làm cơ sở để xây dựng mơ hình tốn học cho hệ thống ổ từ kiểu lai mới ở
chương tiếp theo.
Chương 3: Xây dựng mơ hình tốn học cho hệ thống ổ từ kiểu lai mới bằng cách
tách chuyển động hỗn hợp của rotor thành thành hai chế độ chuyển động tịnh tiến
và chuyển động quay tại tâm của rotor. Từ đặc điểm của mơ hình tốn học đã xây
dựng, phương pháp điều khiển phù hợp đã được chọn lựa để áp dụng. Ở đây là
phương pháp điều khiển tuyến tính phản hồi tập trung PD tại tọa độ tâm của rotor
và phương pháp điều khiển phi tuyến dựa trên bộ điều khiển trượt (SMC) đã được
thiết kế.
Chương 4: Tiến hành xây dựng mơ hình thực nghiệm hệ thống ổ từ kiểu lai mới với
các thơng số tính tốn ở chương 2 và làm thực nghiệm đánh giá chất lượng hệ
thống.
Phần kết luận: Đưa ra những nhận xét, đánh giá và kết luận về kết quả đạt được của
luận án. Đưa ra đề xuất, định hướng cho các nghiên cứu tiếp theo.

17



Chương 1. TỔNG QUAN VỀ Ổ TỪ KIỂU LAI
1.1 Khái niệm chung về ổ từ
Trong các chuyển động quay, ổ bi là một bộ phận được dùng để đỡ trục và giảm ma
sát giữa phần quay và phần không quay. Cấu tạo của ổ bi được mơ tả trong Hình 1.1
dưới đây:

Hình 1.1 Cấu tạo ổ bi
Ổ bi là một bộ phận nhỏ tuy nhiên lại rất quan trọng đối với các hoạt động quay của
thiết bị. Khi phải làm việc với tốc độ quay cao, trong môi trường bụi bẩn, khắc
nghiệt hoặc nhiệt độ cao.., ổ bi gặp phải một số nhược điểm như: thường xuyên phải
bôi trơn, bảo dưỡng, kiểm tra thay thế. Thêm vào đó, dầu bơi trơn không thể dùng
được trong các điều kiện như chân khơng, nhiệt độ khí quyển q cao hoặc q
thấp, hoặc cả trong môi trường yêu cầu độ sạch cao.
Xuất phát từ những khó khăn, nhược điểm mà ổ bi đang gặp phải, đã có nhiều
nghiên cứu về việc thay thế ổ bi và một trong số đó chính là ổ từ (Hình 1.2).
Trong ổ từ, các cực từ tạo ra lực từ để nâng rotor trong các chuyển động quay mà
khơng có tiếp xúc cơ khí, lực ma sát gần như bằng không. Do đặc điểm nâng không
tiếp xúc, công nghệ ổ từ đã đưa ra những ưu điểm nổi bật so với các loại ổ bi thông
thường. Ổ từ khơng chỉ giúp tăng hiệu suất cho máy móc và thiết bị. Ổ từ cịn có
khả năng chịu tải lớn, tốc độ cao và cho phép làm việc trong các điều kiện khắc
nghiệt: nhiệt độ cao, nhiệt độ quá thấp hoặc môi trường chân không.., khi mà các
điều kiện về bơi trơn, bảo dưỡng là khó khăn.

18


Hình 1.2 Cấu tạo ổ từ
Do những ưu điểm về hiệu năng, độ bền và phạm vi ứng dụng rộng rãi trong công
nghiệp, trong lĩnh vực y tế, lĩnh vực hàng không vũ trụ..[7-11], nên ổ từ đang thu
hút được các nghiên cứu và ứng dụng trong thực tiễn. Ổ từ được coi là một trong

những ngành công nghệ trọng điểm của thế kỷ 21.
Ổ từ được chia làm 3 loại:
1.1.1 Ổ từ bị động (PMB)
Ổ từ bị động cấu tạo gồm nam châm vĩnh cửu và vật liệu sắt từ để dẫn từ thông[1-2].
Với loại ổ từ này, lực nâng rotor được tạo ra nhờ vào sự tác động giữa các khối nam
châm vĩnh cửu có cực tính khác nhau. Chúng có thể được chế tạo ở dạng đẩy hoặc
hút như Hình 1.3.

Hình 1.3 Cấu tạo ổ từ bị động dạng đẩy
Vì nguồn sinh lực từ trường đơn thuần chỉ là nam châm vĩnh cửu nên ổ từ bị động
có cấu tạo đơn giản, khơng tiêu tốn năng lượng và cũng khơng cần bộ điều khiển để
duy trì ổn định.

19


Tuy nhiên, ổ từ bị động có đặc tính cố định được thiết lập bởi kích thước và thiết kế
cơ khí, nguồn tạo ra lực từ trường bởi nam châm vĩnh cửu không thể thay đổi. Nên
khả năng giảm chấn kém, khó có thể giữ ổn định vật với tải trọng thay đổi. Do đó,
việc ứng dụng trong cơng nghiệp chỉ giới hạn trong các ứng dụng mà tải trọng
không đổi hoặc có sẵn bộ giảm rung chấn, ví dụ vật thể bay được nhúng trong chất
lỏng.
1.1.2 Ổ từ chủ động (AMB)
Ổ từ chủ động thông thường bao gồm các bộ phận là nam châm điện, bộ biến đổi
công suất, cảm biến đo khoảng cách. Ổ từ chủ động làm việc dựa trên nguyên tắc
điều chỉnh lực từ thông qua dịng điện (Hình 1.4). Ổ từ chủ động cho phép điều
khiển hệ số cứng và hệ số tắt dần của ổ đỡ, do đó có thể điều chỉnh trạng thái động
học của đối tượng trong suốt quá trình hoạt động. Nhờ đó ổ từ chủ động có khả
năng ổn định vị trí trục nâng mà khơng phụ thuộc tải, hấp thụ các lực không cân
bằng trong hệ thống quay, giảm rung động và có khả năng giám sát trạng thái hoạt

động thơng qua hệ thống điều khiển [3-4].

Hình 1.4 Cấu tạo ổ từ chủ động
1.1.3 Ổ từ kiểu lai (HMB)
Ổ từ kiểu lai là ổ từ kết hợp ổ từ chủ động và ổ từ bị động [12]. Trong ổ từ kiểu lai
có thành phần nam châm điện và nam châm vĩnh cửu kết hợp với nhau (Hình 1.5).
Nam châm điện dùng để điều chỉnh lực từ thay đổi phù hợp với điều kiện làm việc
và tải trọng động. Còn nam châm vĩnh cửu để bù lại tải tĩnh (như trọng lượng của
rotor), làm tăng hệ số cứng và giảm năng lượng cần thiết cấp cho nam châm điện
20


[5-6]. Với những ưu điểm kết hợp của cả hai loại ổ từ chủ động và ổ từ bị động, ổ từ
kiểu lai chính là đối tượng nghiên cứu của đề tài. Trong phần tiếp theo sẽ trình bày
các nghiên cứu tổng quan về ổ từ kiểu lai.

Hình 1.5 Cấu tạo ổ từ kiểu lai

1.2 Nghiên cứu tổng quan ổ từ kiểu lai
Nghiên cứu về ổ từ kiểu lai thường tập trung vào hai hướng nghiên cứu chính,
nghiên cứu về cấu trúc ổ từ kiểu lai và nghiên cứu về các phương pháp điều khiển ổ
từ kiểu lai.
1.2.1 Nghiên cứu về cấu trúc ổ từ kiểu lai
Như thể hiện trong Hình 1.5 ở trên, lực từ tác dụng lên rotor sẽ phụ thuộc vào số
lượng cực từ bố trí quanh rotor, phụ thuộc vào đường dẫn từ thông của nam châm
điện và nam châm vĩnh cửu trong mạch từ khép kín giữa phần stator (gồm các cực
từ) và rotor. Do vậy nghiên cứu về cấu trúc ổ từ kiểu lai sẽ nghiên cứu về số lượng
cực từ và cách bố trí nam châm điện và nam châm vĩnh cửu trong cực từ của ổ từ
kiểu lai.
1.2.1.1 Số lượng cực từ

Theo số lượng cực từ, ổ từ kiểu lai có ba loại chính là loại ổ từ kiểu lai 3 cực, loại 4
cực hoặc loại 8 cực (Hình 1.6).

21


4 cực

3 cực

8 cực

Hình 1.6 Số lượng cực từ của ổ từ kiểu lai
Loại ổ từ kiểu lai 3 cực có ưu điểm là nhỏ gọn, dễ chế tạo và số lượng bộ khuếch
đại cơng suất ít. Tuy nhiên lực nâng có phân bố khơng đối xứng, khó thực hiện việc
tách kênh đường dẫn từ thơng và có tính phi tuyến cao, vì vậy việc đảm bảo ổ từ
kiểu lai 3 cực làm việc ổn định là rất khó khăn và thường đòi hỏi hệ điều khiển phức
tạp [13-14].
Loại ổ từ kiểu lai 8 cực có phân bố lực nâng đối xứng và dễ dàng thực hiện điều
khiển tách kênh nhưng lại có quá nhiều cực dẫn tới số lượng bộ khuếch đại công
suất và tổn hao trong ổ từ cũng tăng.
Để dung hòa cả giữa hai loại ổ từ kiểu lai trên thì ổ từ kiểu lai 4 cực đang được đẩy
mạnh nghiên cứu [15-17] và hiện đang thu hút sự chú ý của nhiều hãng sản xuất
(Synchrony, Mutecs).
1.2.1.2 Cách bố trí nam châm điện và nam châm vĩnh cửu
Cách bố trí nam châm điện và nam châm vĩnh cửu của ổ từ kiểu lai được thể hiện
qua 3 dạng chính như sau:
a) Dạng 1:

Hình 1.7 Cấu trúc ổ từ kiểu lai dạng 1

22


Như mơ tả trên Hình 1.7, cấu trúc ổ từ kiểu lai dạng 1 gồm một nam châm vĩnh cửu
được bố trí chính giữa của 2 nam châm điện tạo ra cấu trúc cân xứng [18-21]. Lực
từ được tạo ra bởi tổng hợp của từ thông của nam châm vĩnh cửu và nam châm điện
đi qua khe hở khơng khí trong mạch từ khép kín giữa stator và rotor. Tuy nhiên các
đường từ thông đan xen cắt nhau qua tâm rotor dẫn đến khó điều khiển và tổn thất
năng lượng từ trường.
b) Dạng 2:

Hình 1.8 Cấu trúc ổ từ kiểu lai dạng 2
Dạng 2 có cấu trúc gần giống với dạng 1 (Hình 1.8), nhưng nam châm vĩnh cửu là
một vịng trịn vì vậy tăng được lực từ bị động [22]. Ngồi ra rotor có cấu tạo rỗng
nên giảm các đường từ thông cắt nhau qua tâm rotor. Tuy nhiên, từ hóa để tạo ra
một vành nam châm vĩnh cửu như vậy là rất khó khăn và tốn chi phí. Các cực từ
vẫn kết nối với nhau quanh vành tròn dẫn từ nên vẫn cịn xen kênh từ thơng từ cực
này sang cực kia.
c) Dạng 3:
Dạng 3 có cấu trúc như trong Hình 1.9, các cực từ được tách độc lập với nhau, một
nam châm vĩnh cửu được bố trí bên cạnh một nam châm điện [23-27] . Cấu trúc này
hạn chế xen kênh. Ngồi ra rotor có cấu tạo rỗng nên giảm đường từ thông cắt nhau
qua tâm rotor.

23