thiết kế bộ điều khiển hiện đại cho hệ thống vòng bi từ chủ động 4 bậc tự do

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên





















Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




TRẦN LỤC QUÂN

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

TỰ ĐỘ NG HÓ A

NGÀNH: TỰ ĐỘ NG HÓ A


THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN HIỆN ĐẠI
CHO HỆ THỐNG VÒNG BI TỪ CHỦ ĐỘNG
4 BẬC TỰ DO



TRẦN LỤC QUÂN





TN
2011

THÁI NGUYÊN 2011
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

1
CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ VÒNG BI TỪ CHỦ ĐỘNG

1.1 Giới thiệu chung.
Các vòng bi từ sử dụng các lực từ để hỗ trợ cho chuyển động của máy
mà không cần có tiếp xúc cơ học. Do đặc điểm treo không tiếp xúc, công
nghệ ổ đỡ mới này đưa ra một số các ưu điểm nổi bật so với các loại ổ đỡ
thông thường, ví dụ như ổ đỡ vòng bi hay ổ đỡ chất lỏng. Những ưu điểm này
bao gồm loại bỏ được các hệ thống bôi trơn ổ đỡ, hệ số ma sát thấp, tốc độ
rotor cao và các đặc tính động có thể điều chỉnh được. Các vòng bi từ có khả
năng đáp ứng khả năng chịu tải lớn bằng cách tối ưu hóa hệ thống và các
thông số của vật liệu, bao gồm khe hở không khí của ổ đỡ, từ thông bão hòa
của vật liệu từ, diện tích bề mặt của ổ đỡ, số lượng vòng dây trên các cực từ
và công suất bộ khuếch đại. Các vòng bi từ có thể cho phép làm việc trong
các môi trường khắc nghiệt như: nhiệt độ cao, nhiệt độ thấp và chân không.
Một hệ thống đo lường hiện đại tích hợp trong hệ thống treo từ tính không chỉ
giám sát tức thời các thông số của hệ như vị trí rotor, độ lắc ngang, độ rung
động hướng trục, dòng điện, nhiệt độ và tốc độ quay mà hệ thống đo lường
này còn có thể phân tích được sự mất cân bằng bằng cách tính toán được vị trí
và biên độ của nó. Bộ điều khiển có thể thay đổi các thuộc tính tắt dần và độ
cứng của ổ đỡ. Điều này cho phép bộ điều khiển điều chỉnh được đặc tính

động ảnh hưởng lên các tần số cộng hưởng của hệ thống và làm giảm rung
động lan truyền [1, 2, 6].
Ứng dụng của công nghệ đỡ từ đã trải qua một sự phát triển rõ rệt trong
khoảng ba thập kỷ qua. Rất nhiều các nghiên cứu quan trọng đã được tiến
hành bao trùm lên tất cả các lĩnh vực liên quan đến vòng bi từ. Ta có thể kể ra
ở đây bao gồm công nghệ cảm biến và điều khiển, mô hình hóa và nhận dạng,
công nghệ vật liệu và các thành phần… Cho đến nay, những nhận thức trọng




Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

2
tâm trong thiết kế các vòng bi từ đã có những bước tiến rõ rệt và việc ứng
dụng các vòng bi từ vào các ứng dụng thực tiễn đã vượt ra ngoài những mong
muốn ban đầu. Các ứng dụng quan trọng của các vòng bi từ gồm có máy gia
tốc, máy ly tâm, máy chân không, các thiết bị y tế công nghệ cao, các ứng
dụng cho môi trường sạch tuyệt đối, công nghệ robot, truyền động tốc độ cao,
các thiết bị làm việc ngoài không gian, các hệ thống bánh đà tích trữ năng
lượng và các bộ cách ly rung động [1, 2].
1.2 Lịch sử phát triển.
Kể từ những năm 1970s đến nay, khi kỹ thuật truyền động điện xoay
chiều được phát triển và ứng dụng rộng rãi, chúng ngày càng thể hiện được
những ưu thế vượt trội so với truyền động điện một chiều. Sự lớn mạnh của
truyền động điện xoay chiều là không thể phủ nhận được, chúng đã được ứng
dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực từ công nghiệp cho đến các sản phẩm dân
dụng. Tuy nhiên, trong một số ứng dụng nhất định, loại hình này đã bộc lộ
một số nhược điểm đáng kể. Do cấu tạo về cơ khí, các máy điện loại này vẫn
sử dụng các ổ đỡ cổ điển như máy điện một chiều. Các loại ổ đỡ thông thường

nhất thiết phải được bảo dưỡng định kỳ. Công việc bảo dưỡng này trở thành
một bài toán nan giải khi các động cơ làm việc trong một số lĩnh vực ứng
dụng đặc biệt có môi trường khắc nghiệt như: nhiệt độ cao hoặc rất thấp, hóa
chất độc hại, phóng xạ hay thậm chí ngoài không gian…, lúc này đòi hỏi
người bảo dưỡng phải có tay nghề cao và kèm theo là chi phí bảo dưỡng rất
lớn. Chính xuất phát từ vấn đề thực tế này, rất nhiều các nghiên cứu hướng
đến mục tiêu thay thế các ổ đỡ truyền thống bằng các biện pháp mới mà
không đòi hỏi nhu cầu bảo trì và bảo dưỡng, trong đó sử dụng các vòng bi từ
là một trong những hướng nghiên cứu thành công [1, 2].
Trên thực tế, phát minh sớm nhất liên quan vòng bi từ tích cực được cấp
cho Jesse Beams tại trường Đại học Virginia trong thời kỳ Chiến tranh thế
giới thứ II [3]. Sáng chế này ứng dụng cho quá trình siêu ly tâm để phục vụ




Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

3
cho công đoạn tinh luyện trong sản xuất quả bom nguyên tử đầu tiên. Tuy
nhiên, công nghệ lúc đó chưa đủ lớn mạnh cho đến khi xuất hiện các công
nghệ tiên tiến về điện tử bán dẫn và điều khiển bằng máy tính, cùng với
những nghiên cứu của Habermann và Schweitzer. Sau đó các nghiên cứu về
vòng bi từ thuộc chương trình nghiên cứu Máy điện quay và Điều khiển công
nghiệp vẫn được tiếp tục tại Đại học Virginia. Cho đến năm 1988, chỉ có một
vài viện nghiên cứu tập trung vào nghiên cứu các vòng bi từ. Có thể kể đến ở
đây gồm: phòng thí nghiệm Higuchi, ĐH Tokyo (Nhật Bản), phòng thí
nghiệm Schweitzer, Học viện công nghệ Zurich (Thụy Sỹ), phòng thí nghiệm
Allaire, ĐH Virginia (Hoa Kỳ) và phòng thí nghiệm Matsumura, ĐH
Kanazawa (Nhật Bản) [5]. Tại hội nghị khoa học quốc tế đầu tiên về công

nghệ treo từ tính (International Symposium on Magnetic Bearings - ISMB)
được tổ chức vào tháng 6, 1988 tại Thụy Sỹ, các GS Schweitzer (Học viện
công nghệ Zurich), GS Allaire (ĐH Virginia) và GS Okada (ĐH Ibaraki)
chính là những người đặt nền móng cho Hiệp hội quốc tế về công nghệ treo từ
tính.
Tính đến năm 2008, ISMB đã trải qua 20 năm phát triển với 11 hội
nghị khoa học quốc tế được tổ chức, và đã có một số những đánh giá cụ thể
về lịch sử phát triển của AMB được thực hiện [4, 5]. Kasarda chỉ ra rằng ứng
dụng thương mại đầu tiên của AMB là trong máy gia tốc. AMB cho phép loại
bỏ các bồn chứa dầu trong các máy nén đối với các đường ống dẫn dầu của
công ty truyền tải khí đốt NOVA (NGTL) tại Alberta, Canada. Điều này làm
giảm nguy cơ cháy nổ và cho phép giảm giá thành trong bảo hiểm. Thành
công trong việc ứng dụng công nghệ treo từ tính đã khiến cho NGTL trở
thành nơi dẫn đầu trong nghiên cứu và phát triển hệ thống điều khiển số cho
treo từ tính và như là một sự thay thế cho các hệ thống điều khiển tương tự do
công ty Magnetic Bearings Inc. (MBI), Hoa Kỳ cung cấp. Một công ty của
Pháp là S2M, thành lập năm 1976, là công ty thương mại hóa công nghệ




Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

4
AMB đầu tiên ra thị trường. Công ty này dành phần lớn công sức nghiên cứu
trong thời gian ban đầu để quan tâm đến điều khiển rung động của các máy
điện quay trong các tàu ngầm nhằm làm giảm nhiễu sóng âm. Tất nhiên các
nghiên cứu này không được công khai hóa do bí mật quân sự. Các ứng dụng
về AMB đã và đang tạo dựng được những bước tiến vững chắc trong một loạt
các công nghệ ứng dụng khác nhau. Các bơm gia tốc phân tử tạo nên một

đóng góp quan trọng trong ngành công nghiệp bán dẫn. Ngoài ra, công nghệ
chân không, các máy nén đã thu được những thành công nhất định dựa trên
các hệ thống AMB. Tim nhân tạo đang hứa hẹn những bước đi đột phá cho
các ứng dụng y sinh trong tương lai không xa [5].
Đầu năm 1987, Akira Chiba đã đề xuất khái niệm cơ bản về động cơ
không ổ đỡ. Một năm sau đó, năm 1988, một mô hình động cơ không ổ đỡ đã
được xây dựng tại Trường ĐH Khoa học Tokyo. Mẫu phát minh cho ý tưởng
về động cơ không ổ đỡ cho các loại máy điện khác nhau, chẳng hạn như: cảm
ứng, kích thích vĩnh cửu, từ trở đồng bộ… được đệ trình ngay sau đó một
năm [1]. Từ đó đến nay, khái niệm này đã được phát triển cho nhiều loại máy
điện khác nữa. Một số những đóng góp đáng kể đối với sự phát triển của động
cơ dùng AMB được tổng hợp trong bảng 1.1 [16]. Kể từ giữa những năm
1990s, máy điện không ổ đỡ đã được triển khai nghiên cứu ở Thụy Sỹ, Áo,
Đức, Anh, Pháp, Canada, Hoa Kỳ, Trung Quốc, Hàn Quốc và các nơi khác.
Sau 20 năm phát triển, những đánh giá khái quát về triển vọng phát triển
trong tương lai của các vòng bi từ nói chung và của AMB nói riêng đã được
nhận định. H. Bleuler [5] chỉ ra rằng xu hướng tích hợp hệ thống sẽ không
còn phát triển nhanh chóng như một số năm trước đây nữa, thay vào đó là sự
phát triển các ứng dụng. Hướng phát triển mới cho các vòng bi từ thụ động
đang hé mở ra những ứng dụng mới và hứa hẹn sẽ phát triển nhanh chóng.
Ngoài ra, các loại ổ đỡ tự cảm biến đã và đang nhận được rất nhiều sự quan
tâm từ các nhà nghiên cứu để nỗ lực chuyển thể thành công thành những ứng




Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

5
dụng công nghiệp. Các vòng bi từ sẽ tiếp tục là mối quan tâm lớn của các nhà

nghiên cứu và các nhà kỹ thuật. Các ứng dụng sẽ còn phát triển mạnh trong
nhiều các lĩnh vực khác trong vòng 20 năm tới.
Bảng 1.1 Các đóng góp tiêu biểu [16].
Năm
Công trình nghiên cứu
Tác giả
Quốc gia
1991
Động cơ không ổ đỡ kích thích vĩnh cửu với
động cơ 6 cực và ổ đỡ 4 cực.
Động cơ từ cảm không ổ đỡ
Bischel

Chiba
Thụy Sỹ

Nhật Bản
1994
Phân tích động cơ AC không ổ đỡ
Điều khiển vector cho động cơ cảm ứng không ổ
đỡ
Chiba
Schoeb
Nhật Bản
Thụy Sỹ

1995
So sánh giữa các vòng bi từ kiểu kích thích vĩnh
cửu và kiểu cảm ứng
Okada

Nhật Bản

1996
Động cơ trượt không ổ đỡ
Động cơ treo từ tính hướng trục
Schoeb
Okada
Thụy Sỹ
Nhật Bản
1997
Động cơ treo từ tính cho các thiết bị bơm máu
Okada
Nhật Bản

1998
Động cơ không ổ đỡ kiểu AMB lai
Động cơ trượt không ổ đỡ cho bơm máu ly tâm
Okada
Ueno
Nhật Bản
Nhật Bản
1999
Động cơ không ổ đỡ kiểu đơn cực
Ichikawa
Nhật Bản
2000
Động cơ không ổ đỡ kiểu lực Lorentz
Động cơ - Ổ đỡ kết hợp kiểu khe hở hướng trục
hai chiều
Okada

Ueno
Nhật Bản
Nhật Bản
2003
Bơm tim nhân tạo dùng động cơ không ổ đỡ
hướng trục
Okada
Nhật Bản
2005
Không cảm biến chuyển vị cho động cơ không ổ
đỡ
Okada

Nhật Bản
2006
Động cơ không ổ đỡ kiểu segment
Nhận biết lực hướng kính và tốc độ cho các động
cơ không ổ đỡ
Gruber
Chiba
Áo
Nhật Bản




Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

6
Năm

Công trình nghiên cứu
Tác giả
Quốc gia
2007
Động cơ không ổ đỡ kiểu từ trở đồng bộ
Takemoto
Nhật Bản
2009
Động cơ không ổ đỡ dạng đĩa cho tim nhân tạo
Asama
Nhật Bản
2010
Điều khiển phản hồi phi tuyến cho động cơ DC
không chổi than, không ổ đỡ
Grabner
Áo

1.3 Nguyên lý làm việc cơ bản và phân loại của các vòng bi từ
1.3.1 Nguyên lý làm việc cơ bản
Cấu trúc điện - từ cơ bản và một bộ điều khiển phản hồi cho một hệ
thống treo từ tính một trục được thể hiện như trong hình vẽ 1.1. Kích thích
của cuộn dây sẽ tạo ra lực từ để treo đối tượng kim loại hình chữ nhật. Khi đó
đối tượng sẽ được giữ tự do theo phương thẳng đứng. Dòng điện i sẽ tạo ra từ
thông ψ. Đường đi của từ thông được thể hiện bằng đường nét đứt và đi qua
khe hở không khí hai lần theo chiều thẳng đứng. Lực hấp dẫn giữa vật thể treo
và lõi sắt từ là một hàm số của dòng điện i, và tỷ lệ thuận với bình phương với
dòng điện i khi lõi sắt từ chưa bão hòa. Trong các điều kiện xác lập, lực hấp
dẫn này được điều chỉnh để bằng với tích của trọng lượng vật treo m và gia
tốc trọng trường g
a

nhằm thỏa mãn cân bằng lực.
Sensor chuyển vị sẽ đo mức độ dịch chuyển của vật thể treo theo chiều
thẳng đứng so với vị trí chuẩn của nó. Điện áp ra của sensor sẽ là tín hiệu đầu
vào cho bộ điều khiển. Một bộ vi xử lý đóng vai trò như là một bộ điều khiển
tạo ra tín hiệu điều khiển từ thông tin đo lường, một bộ khuếch đại công suất
chuyển tín hiệu điều khiển này thành dòng điện điều khiển, và dòng điện này
sẽ sinh ra từ trường trong mạch từ, như vậy các lực từ sẽ được tạo ra. Bằng
cách đó, vật thể sẽ được treo ở vị trí lơ lửng của nó. Một lượng đặt của lực từ
được tạo ra để treo ổn định vật thể. Lượng đặt của lực này bằng tổng đại
lượng của lực tắt dần và lực đàn hồi. Lượng điều khiển của lực đàn hồi tỷ lệ
thuận với độ chuyển vị của vật thể treo. Còn đối với lực tắt dần thì lực này tỷ
lệ thuận với tốc độ dịch chuyển của vật thể treo. Các đại lượng này có chiều




Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

7
ngược với chuyển vị và tốc độ đối với phản hồi âm. Bộ điều khiển tạo ra
lượng dòng điện điều khiển để nhằm tạo ra lực từ bám sát với lượng lực từ
đặt. Bộ điều chỉnh dòng điện sẽ điều khiển dòng điện bằng cách đặt một điện
áp lên các đầu cuộn dây.

Dòng điện i chạy trong một cuộn dây, và nếu ta giả thiết rằng cuộn dây
có số vòng dây là N thì khi đó một lực từ động (MMF) được sinh ra và bằng
Ni. Với các vật liệu sắt từ có độ thẩm từ cao thì từ thông sẽ đi theo đường như
trong hình vẽ và đi qua khe hở hai lần. Độ tập trung từ thông cực đại trong
khe hở không khí sẽ quyết định độ lớn của lực trong phần điện từ. Độ tập
trung từ thông lớn sẽ tạo ra lực từ lớn. Tuy nhiên, độ tập trung từ thông cực
Hình 1.1[1]: Cấu trúc cơ bản của một hệ thống treo từ tính
Hình 1.2[1]: Chức năng cơ bản của một vòng bi từ chủ động:
Treo rotor theo phương thẳng đứng




Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

8
đại được giới hạn trong khảng từ 1.7 – 2T đối với thép silic thông thường.
Một lưu ý quan trọng nữa đó là chiều dài khe hở không khí phải được giữ
càng nhỏ càng tốt để giảm dòng điện và các tổn thất.

Bằng cách chủ động điều khiển động lực học của phần điện từ để tạo ra
các lực điện từ chính là nguyên lý cơ bản mà trên thực tế được sử dụng trong
hầu hết các vòng bi từ. Hình vẽ 1.2 giới thiệu các thành phần chính và diễn
giải chức năng của một vòng bi từ đơn giản để nâng rotor lên trên một hướng.
Luật điều khiển phản hồi chịu trách nhiệm duy trì sự ổn định của trạng
thái treo cũng như là độ cứng và độ tắt dần của quá trình treo này. Độ cứng và
độ tắt dần có thể được thay đổi rộng trong giới hạn vật lý của hệ thống, và có
thể được điều chỉnh theo yêu cầu công nghệ. Đồng thời chúng có thể được
thay đổi trong suốt quá trình làm việc.
1.3.2 Phân loại các kiểu treo từ tính
Có rất nhiều các kiểu thiết kế khác nhau để tạo ra các lực từ nhằm hỗ trợ
hoặc treo một vật thể mà không chịu bất kỳ một tiếp xúc nào. Thậm chí vật
thể đó không thể treo ở trạng thái ổn định và tự do thì ít nhất việc treo này
cũng có thể đạt được trong một vài bậc tự do.
Phân loại này mang tính hệ thống bao trùm lên các kiểu treo từ tính đã
biết. Theo cách mà các lực từ được tính toán và biểu diễn thì ta có thể chia ra
làm hai nhóm chính, đó là lực từ trở và lực Lorentz.
Đối với trường hợp thứ nhất, lực từ trở được sinh ra từ năng lượng tích
trữ trong từ trường và có thể chuyển đổi sang dạng cơ năng. Do vậy, lực từ trở
thu được từ công thức sau:
f = ∂W/∂s (1.1)
Trong đó: W là năng lượng từ trường
∂s là độ dịch chuyển của vật thể treo.
Lực từ của dạng này luôn gia tăng tại bề mặt giữa các độ thẩm từ tương
đối khác nhau μ
r
, ví dụ như giữa thép và không khí. Hướng của lực vuông góc

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

9
với bề mặt của các lớp vật liệu khác nhau. Sai lệch tương đối của độ thẩm từ
càng lớn thì lực f càng lớn. Với các vật liệu sắt từ có μ
r
>> 1 thì các lực này
có thể rất lớn, do vậy mà nó có thể đáp ứng được những yêu cầu trong các
ứng dụng kỹ thuật. Trong các tài liệu về máy điện, độ cản từ được gọi là từ
trở. Giá trị này tỷ lệ nghịch với độ thẩm từ μ
r
. Lực tác động theo cách này
thường có xu hướng làm giảm độ từ trở. Các động cơ điện khai thác thuộc
tính này được gọi là động cơ từ trở.
Một điều kiện tiên quyết nữa đó là các lực từ tác động lên vật thể phải
giữ cho vật thể ở trong trạng thái treo ổn định. Trong các ứng dụng công
nghiệp, thông thường một mạch vòng điều khiển là cần thiết để thích ứng liên
tục từ trường đối với chuyển động của vật thể treo. Yêu cầu này dẫn đến khái
niệm các vòng bi từ tích cực.
Nằm trong nhóm phân loại này gồm có các bộ treo từ loại 1 đến loại 4.
Loại 1 được gọi là các bộ treo lực từ trở tích cực. Kiểu này thậm chí còn có
thể phân biệt theo nhiều dạng khác nhau, chẳng hạn như theo cách điều khiển
tích cực, theo từ trường, từ thông, khoảng cách giữa stator và rotor được điều
khiển. Loại 2 là các bộ treo dùng mạch LC. Mạch LC được cấu trúc bởi điện
cảm của cuộn dây treo điện từ và một tụ điện. Độ chuyển dịch của rotor làm
thay đổi điện cảm của mạch điện từ. Mạch LC làm việc tại vùng gần cộng
hưởng và được điều chỉnh sao cho tiếp cận vùng cộng hưởng khi rotor dịch
chuyển ra xa khỏi phần điện từ. Điều này tạo ra một dòng điện gia tăng từ
nguồn điện áp xoay chiều và do đó sẽ kéo rotor trở lại vị trí danh định của nó.

Lực và độ cứng không lớn nhưng đủ để đáp ứng cho một số các ứng dụng của
các dụng cụ đo. Do kiểu này ổn định mà không cần mạch vòng điều khiển nên
được gọi là thụ động. Nhược điểm chính của kiểu này đó là không thể tắt dần.
Loại 3 là loại từ trường vĩnh cửu (μ
r
>> 1) có cấu trúc tĩnh và không thể ổn
định hóa vị trí của vật thể treo. Những kiểu treo như này yêu cầu có thêm các
lực hồi chuyển như trong trường hợp của Levitron, hoặc vật liệu nghịch từ (μ
r





Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

10
< 1) để đạt được trạng thái treo ổn định với các lực nhỏ, hoặc các chất siêu
dẫn (μ
r
= 0). Tuy vậy, việc ứng dụng từ trường vĩnh cửu là rất hữu ích để hỗ
trợ cho vật thể hoặc làm giảm tải của nó theo một phương đối với ổ đỡ thông
thường. Các thiết bị theo loại 4 dựa vào thuộc tính rất đặc biệt của vật liệu, μ
r

= 0. Chỉ có những vật liệu có thuộc tính như vậy mới được gọi là vật liệu siêu
dẫn. Đặc tính nổi trội của loại này đó là tại nhiệt độ rất thấp, vật liệu sẽ trở
thành siêu dẫn, không còn điện trở. Dòng điện trong cuộn dây siêu dẫn sẽ vẫn
tiếp tục duy trì thậm chí ngay cả khi không còn duy trì điện áp trên nó. Mặc
dù chứa đựng nhiều đặc tính kỹ thuật thú vị nhưng kiểu này vẫn còn đang

trong giai đoạn nghiên cứu tại phòng thí nghiệm và các ứng dụng công nghiệp
của nó sẽ phát triển mạnh trong thời gian không xa.
Trường hợp thứ hai trong phân loại các kiểu treo từ tính được gọi là lực
điện từ (hay là lực Lorentz). Lực này do trường điện từ tác động lên các hạt
mang điện tích gây nên.
f = Q(E + v x B) (1.2)
với, E là vector cường độ điện trường tại vị trí của hạt; Q là điện tích của hạt;
v là vector vận tốc chuyển động của hạt và B là mật độ từ thông. Khi không
quan tâm đến khái niệm tĩnh điện, ta bỏ qua E tại (1.2) và (Q.v) được thay thế
bằng dòng điện i, Từ đây dẫn đến công thức sau:
f = i x B (1.3)
Lực tạo ra vuông góc với các đường từ thông, độc lập với khe hở không
khí và phụ thuộc tuyến tính với dòng điện (ta giả thiết ở đây là từ thông cũng
không phụ thuộc vào dòng điện). Dựa trên lực Lorentz, các kiểu treo từ tính
lại được chia ra làm 4 loại khác nhau dựa trên dòng điện i. Đối với dòng điện
cảm ứng thì ta có hai cơ chế có thể xảy ra: hoặc là có sự tương tác giữa một từ
trường vĩnh cửu với một vật dẫn chuyển động, hoặc là sự tương tác xảy ra,
khi không có chuyển động tương đối, giữa một vật dẫn và điện từ biến thiên
(nguồn xoay chiều). Trường hợp còn lại, dòng điện có thể được điều khiển




Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

11
tích cực và tương tác với một từ trường. Với loại này lại có 2 khả năng xảy ra:
hoặc là từ trường được tạo ra bởi một từ trường vĩnh cửu, hoặc là có sự tương
tác giữa dòng điện điều khiển và dòng điện cảm ứng. Cả bốn kiểu này được
mô tả tuần tự trên hình vẽ từ loại 5 đến loại 8 [2].

1.4 Vòng bi từ tích cực và các ứng dụng nổi bật
Sau gần 30 năm kể từ khi bắt đầu được ứng dụng, các vòng bi từ tích cực
(Active Magnetic Bearings - AMB) được dùng nhiều hơn so với các vòng bi
từ thụ động (Passive Magnetic Bearings - PMBs). Khái niệm tích cực là chỉ ra
rằng các lực đỡ được điều khiển tích cực bằng các phần tử điện từ, một vòng
điều khiển phản hồi phù hợp và các thành phần khác chẳng hạn như các cảm
biến và các bộ khuếch đại công suất. Ngược lại, vòng bi từ thụ động chỉ tạo ra
các lực đỡ bằng các nam châm vĩnh cửu.
Ưu điểm chính của AMB được đặc trưng bởi khả năng điều khiển dễ
dàng và tự do (nằm trong giới hạn vật lý), trong khi các vòng bi từ thụ động
chỉ có những thuộc tính cố định phụ thuộc vào kích cỡ và thiết kế cơ khí của
chúng. Ngoài ra, các vòng bi từ thụ động còn có một nhược điểm lớn đó là
Hình 1.3[2]: Phân loại các kiểu nâng và treo từ tính:
A: chỉ ổn định khi có điều khiển chủ động; P: ổn định thụ động không cần điều khiển

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

12
khả năng tắt dần thấp. Vậy nên loại này bị hạn chế trong các ứng dụng công
nghiệp mà có sự xuất hiện của nguồn dao động tắt dần [2].
1.4.1 Các cấu trúc cơ bản của AMB
Dưới đây mô tả một số cấu trúc đặc trưng của máy điện không ổ đỡ.
Trong đó, các cấu trúc vòng bi từ chủ động theo hai phương, theo năm
phương và sự phối hợp giữa các vòng bi từ thông thường và các ổ đỡ cơ khí
sẽ được đề cập cụ thể [2].






Hình 1.4(a, b) trình bày một cấu trúc treo từ tính theo hai phương. Trong
hình 1.4(a), trục động cơ nằm trong lõi của rotor. Treo từ tính theo hai
phương được nhận biết bởi các lực từ giữa rotor và stator. Tại phía cuối của
trục động cơ có bố trí một trục xoay nhằm định vị hướng trục và hướng kính
cho đầu cuối của trục. Cấu trúc này phù hợp cho các máy trục đứng. Trong
khi tại hình 1.4(b), trục động cơ bị loại bỏ ra khỏi cấu trúc. Định vị tích cực
theo hai phương tạo ra quá trình treo thụ động cho chuyển động hướng trục và
nghiêng. Do đó, ta có thể nhận ra được treo thụ động bởi sự hạn chế về độ dài
của lõi trục. Tuy nhiên, với thiết kế đúng đắn, loại này cho ra các hệ truyền
động không ổ đỡ nhỏ gọn và giá thành thấp.
Hình 1.5(a, b, c và d) thể hiện mặt cắt ngang của một số cấu trúc treo tích
cực theo năm phương. Hai bộ treo được dùng để tạo ra các lực hướng kính
theo bốn phương. Một bộ treo từ chặn là để định vị tích cực hướng trục trên
phương thứ năm. Trong hình 1.5(a), có hai rotor nằm trên trục theo vị trí cái

trước, cái sau. Rotor và trục cùng quay bên trong hai lõi thép stator. Các tải
Hình 1.4: Vòng bi từ chủ động theo hai phương:
(a) có trục xoay ở dưới đáy; (b) không tiếp xúc




Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

13
chẳng hạn như máy bơm và bộ đẩy máy nén có thể được gắn vào đầu cuối của
trục. Trong hình 1.5(b), rotor được đặt phía ngoài của hai stator. Cấu trúc kiểu
này phù hợp với các loại truyền động bánh đà hay là các ổ đĩa video số
(DVD) và ổ đĩa cứng. Cách bố trí như trong hình 1.5(c) chính là sự biến tấu
của hình 1.4(a). Trong lòng trục rỗng nhằm để cho, chẳng hạn như dòng chất
lỏng chạy qua, và bộ từ chặn được đặt ở giữa hai vòng bi từ trong trường hợp
treo tích cực theo năm phương. Cấu trúc này thích hợp cho các thiết bị đo lưu
lượng, các bơm nguyên liệu đóng hộp, các trục quay… Trong các hình 1.5(a,
b, và c) có sử dụng một ổ từ chặn. Tuy nhiên, trong một số trường hợp khi lực
hướng trục thấp hoặc không yêu cầu định vị hướng trục chính xác thì không
cần đến kiểu ổ chặn này. Trong những trường hợp này, định vị hướng trục có
thể được xác định bằng định vị thụ động như trong hình 1.5(d). Trong trường
hợp này, rotor nằm trong các bộ treo không ổ đỡ được giữ tự nhiên ở vị trí
chính giữa bằng các lực từ. Khi các vòng bi từ sinh ra một lượng từ thông
đáng kể, trục động cơ sẽ chịu một lực đàn hồi đủ lớn dưới sự dịch chuyển
hướng trục để duy trì quá trình truyền động hướng trục ổn định.

Hình 1.5: Các kiểu vòng bi từ chủ động theo năm phương: (a) rotor ở bên
trong; (b) rotor ở bên ngoài; (c) rotor rỗng; (d) không gian giữa cho máy tải




Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

14
Hình 1.6(a, b và c) biểu diễn mặt cắt ngang của các bộ treo khác nhau khi
chúng được phối hợp với các loại ổ đỡ thông thường, cơ khí và từ tính. Trong
hình 1.6(a), khối bên trái là một ổ đỡ từ tính hướng kính thông thường. Chỉ có
khối bên phải là một bộ treo. Cách bố trí này phù hợp với tải có lực hướng
kính lớn ghép ở đầu trục phía trái. Trong hình 1.6(b), các ổ đỡ cơ khí được đặt
tại hai đầu của bộ treo. Khi quay ở tốc độ rất cao, trục động cơ có tốc độ tới
hạn gây ra xoắn trục. Rung động sẽ xuất hiện tại tốc độ này. Bộ treo có thể
ngăn chặn những rung động này. Trong hình 1.6(c), tải được điều khiển bằng
một động cơ thông thường có trục dài. Bộ treo được đặt gần chính giữa của
trục nhằm ngăn chặn sự rung động trên trục động cơ.

1.4.1.1 Hệ truyền động sử dụng AMB
Hình 1.7 trình bày cấu trúc căn bản của một hệ thống truyền động động
cơ dùng các vòng bi từ. Động cơ được đặt ở vị trí giữa của hai vòng bi từ
hướng kính. Mỗi một vòng bi từ hướng kính tạo ra các lực hướng kính theo
hai hướng trục vuông góc. Các lực hướng kính được điều khiển bằng các hệ
thống điều khiển phản hồi âm sao cho vị trí của trục được điều chỉnh ở vị trí
Hình 1.6: Các dạng kết hợp giữa vòng bi từ và vòng bi cơ khí:
(a) với vòng bi từ thông thường; (b) với vòng bi cơ khí thông thường;
(c) với trục dài




Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

15
chính giữa của khung stator. Vòng bi từ bên trái được điều chỉnh trong hệ trục
tọa độ x
1
và y
1

. Vòng bi từ bên phải được điều chỉnh trong hệ trục tọa độ x
2
và
y
2
. Vị trí của ổ chặn theo trục z (là hướng của trục động cơ) được điều chỉnh
bởi các lực hướng kính sinh ra từ một vòng bi từ chặn. Như vậy, tổng thể có
tất cả năm trục tọa độ x
1
, y
1
, x
2
, y
2
và z được điều khiển bởi các hệ thống treo
từ tính.
Mỗi một vòng bi từ có bốn cuộn dây trên stator, hai cuộn dây được bố trí
trên trục x và hai cuộn dây được bố trí trên trục y. Dòng điện trên một cuộn
dây sẽ sinh ra lực từ hấp dẫn. Lực hướng kính theo phương trục x được sinh
ra do sai lệch giữa các lực từ hấp dẫn do các cuộn dây trên trục x gây ra.
Dòng điện trong các cuộn dây của hai vòng bi từ được điều khiển bởi các
mạch điện tử công suất, thông thường là các bộ biến tần nguồn áp một pha.
Một bộ biến tần một pha điều khiển dòng điện trên một cuộn dây. Do đó, cần
phải có bốn bộ biến tần một pha với tám đầu ra cho mỗi vòng bi từ.
Trong vòng bi từ chặn gồm có hai cuộn dây, do đó hai bộ biến tần một
pha được dùng để điều chỉnh các dòng điện trên các cuộn dây này và tạo ra
lực hướng kính theo hướng trục.

Động cơ sinh ra momen trên trục động cơ hay là trục z. Tốc độ quay trên
trục động cơ được điều khiển bởi momen của động cơ và được mô tả bằng
Hình 1.7: Động cơ sử dụng AMB




Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

16
phương trình momen của hệ thống. Một biến tần ba pha được dùng để cung
cấp tần số và điện áp thay đổi được dựa vào những yêu cầu về momen và tốc
độ quay trên trục động cơ.
1.4.1.2 Truyền động không ổ đỡ
Ngày nay, hầu hết những yêu cầu bảo dưỡng đối với một hệ thống truyền
động công nghiệp đều liên quan đến các ổ đỡ cơ khí. Dầu nhờn bôi trơn và
bản thân các ổ đỡ phải được thay thế định kỳ. Nếu trục động cơ được treo
bằng một lực từ thì các công việc bảo dưỡng này sẽ không còn cần thiết nữa.
Do đó, yếu tố “nâng” – “không ổ đỡ” thu hút rất nhiều sự quan tâm từ các
công nghệ sử dụng động cơ để truyền động.
Cấu trúc của một hệ thống truyền động không ổ đỡ được thể hiện như
trong hình 1.8. Hai bộ treo được đặt trên một trục đơn. Mỗi một bộ treo sẽ tạo
ra các lực hướng kính và mômen quay. Bộ treo bên trái làm nhiệm vụ định vị

hướng kính cho x
1
và y
1
trong khi x
2
và y
2
được định vị bởi bộ treo bên phải.
Mômen quay tổng sẽ bằng hai lần mômen danh định của bộ treo. Mỗi một bộ
treo có ba đầu cực cho dây quấn treo và ba đầu cực khác cho dây quấn động
cơ. Dây quấn các pha tương ứng của động cơ trong mỗi bộ được mắc nối tiếp
như trong hình 1.5 sao cho hai cuộn dây mắc nối tiếp trên mỗi pha tạo thành
ghép nối Y.








Hình 1.8: Truyền động không ổ đỡ




Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

17

Khi mắc nối tiếp dây quấn các pha giữa hai bộ treo và rotor được bố trí
trực tiếp trong hai bộ này sao cho nếu như dòng điện nằm trên trục q của rotor
ở trong một bộ treo thì cũng nằm trên trục q của rotor của bộ treo kia. Một bộ
biến tần ba pha được mắc với các dây quấn của động cơ để cung cấp điện áp
và tần số thay đổi được để điều khiển chuyển động cho động cơ. Hai bộ biến
tần ba pha làm việc độc lập được mắc với các đầu cực của dây quấn treo
nhằm cung cấp dòng điện treo theo yêu cầu để sinh ra các lực hướng kính
theo bốn trục x
1
, y
1
và x
2
, y
2
bằng các bộ điều khiển phản hồi âm và cảm biến
vị trí của trục động cơ.
Dưới đây là một số ưu điểm của các hệ truyền động không ổ đỡ, là sự kết hợp
giữa vòng bi từ và động cơ:
 Nhỏ gọn: Do độ dài trục của hệ truyền động không ổ đỡ ngắn nên
chúng có tốc độ tới hạn cao và làm việc ổn định hơn.
 Giá thành thấp: Trong các hệ này số lượng dây quấn ít hơn; số lượng
các biến tần được sử dụng cũng ít hơn; sử dụng bộ biến tần ba pha tiêu chuẩn
(giá thành thấp).
 Hiệu suất cao: Nếu như có cùng độ dài trục thì hệ truyền động không
ổ đỡ có thể tạo ra hiệu suất làm việc cao hơn.
1.4.2 Những đặc trưng cơ bản của AMB
Những thuộc tính cụ thể của AMB khiến cho chúng trở nên rất hữu dụng
trong các ứng dụng sẽ được tổng kết lại như sau:
 Thuộc tính không tiếp xúc, và không còn hệ thống bôi trơn và lớp

chống bụi bẩn sẽ cho phép những loại ổ đỡ này được sử dụng trong các hệ
thống chân không, trong các môi trường sạch tuyệt đối hoặc ở môi trường
nhiệt độ rất cao.
 Khoảng cách giữa rotor và ổ đỡ thường là rất bé, chỉ bằng khoảng
một vài phần của 1mm, tuy nhiên trong một số ứng dụng cụ thể, nó có thể lên
đến 20mm.




Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

18
 Rotor có thể cho phép quay ở các tốc độ cao. Tốc độ quay tròn bên
trong ổ đỡ, chỉ bị giới hạn bởi độ bền vật liệu của rotor.
 Tổn thất trong ổ đỡ thấp. Khi làm việc ở tốc độ cao, tổn thất do các
bộ AMB gây ra thấp hơn từ 5 đến 20 lần so với các loại ổ đỡ thông thường.
 Khả năng chịu tải cụ thể của AMB phụ thuộc vào vật liệu sắt từ và
thiết kế của nó, thông thường khoảng 20N/cm
2
và có thể đạt đến 40N/cm
2
.
 Động lực học của quá trình treo không tiếp xúc phụ thuộc chủ yếu
vào luật điều khiển được áp dụng. Một bộ vi xử lý sẽ thực thi việc điều khiển
khiến cho thiết kế điều khiển trở nên rất linh hoạt. Do đó, mà nó có thể làm
thích ứng độ cứng và độ tắt dần với công việc treo và với trạng thái làm việc
thực cũng như là với tốc độ của rotor. Điều này chỉ ra rằng độ cứng động có
thể sử dụng cho việc cách ly rung động, để vượt qua các tốc độ tới hạn mà
không làm gia tăng một lượng lớn về biên độ của rung động, hoặc để ổn định

rotor khi nó bị tác động bởi các nhiễu không mong muốn.
 Bù mất cân bằng và quay tự do là các đặc trưng điều khiển khi xuất
hiện rung động do mất cân bằng. Tín hiệu này được AMB đo đếm, nhận dạng
và sử dụng để tạo ra thành phần chống lại hoặc bù các lực đỡ hoặc dịch trục
rotor nhằm để cho rotor quay quay tự do.
 Độ chính xác mà trạng thái của rotor có thể điều khiển được chủ yếu
được quyết định bởi chất lượng của tín hiệu đo trong vòng điều khiển.
 Chi phí bảo dưỡng thấp hơn và tuổi thọ làm việc dài hơn của hệ
thống AMB đã được minh chứng trong các điều kiện làm việc khắc nghiệt.
Đây là lý do chính khiến cho số lượng các ứng dụng liên quan đến máy gia
tốc ngày càng nhiều trong thời gian gần đây.
1.4.3 Các công nghệ liên quan
Hình 1.9 cho biết các công nghệ liên quan đến truyền động không ổ đỡ.
Những phát triển vượt bậc của các công nghệ này đã bổ trợ đáng kể cho công
nghệ treo từ tính.




Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

19

Công nghệ điện tử công suất đã có sự đóng góp to lớn đến sự phát triển
của cả động cơ treo từ tính và động cơ không ổ đỡ. Với sự góp mặt của các
thiết bị điện tử công suất có tần số đóng cắt cao như IGBT và MOFET thì
việc điều khiển dòng điện tức thời là hoàn toàn có thể. Ngày nay, các thiết bị
điện tử công suất này thường được tích hợp chung vào trong một module
công suất. Module công suất gồm có sáu thiết bị công suất cấu thành một bộ
biến tần ba pha, cũng như là các mạch điều khiển cực gate và các mạch bảo
vệ khiến cho việc điều chỉnh dòng điện trở nên tin cậy hơn. Chính nhờ sự phát
triển như vũ bão của công nghệ hiện nay khiến cho giá thành của hệ thống
điều chỉnh dòng điện giảm đi đáng kể và giá thành của module công suất cũng
giảm do các bộ biến tần nguồn áp ba pha được sản xuất hàng loạt và sử dụng
rộng rãi trong công nghiệp và dân dụng.
Xử lý tín hiệu số cũng có những bước tiến rõ rệt trong những năm vừa
qua. Điều này khiến cho tốc độ tính toán được tăng lên rất cao trong khi giá
thành lại giảm đi. Có thể nhận thấy rằng treo từ tính yêu cầu khoảng thời gian
trích mẫu khá nhỏ so với truyền động động cơ. Nguyên nhân là do treo từ tính
có bản chất không ổn định do đó mà các bộ điều khiển vi phân hoặc sớm pha
(phase-lead) cần thiết phải nhận biết được quá trình treo từ tính ổn định. Để
đạt được biên pha tại tần số cắt thì cần thiết phải có khả năng trích mẫu
Hình 1.9: Các công nghệ liên quan




Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

20
nhanh. Yêu cầu đối với tần số trích mẫu phụ thuộc vào quán tính cơ và độ
cứng thiết kế. Nhờ vào sự phát triển của xử lý tín hiệu hiện nay, các bộ xử lý

tín hiệu số và các bộ vi xử lý đơn chip có thể cho ra tốc độ tính toán đủ nhanh
cho hệ thống treo từ tính.
Các bộ điều khiển dựa trên lý thuyết điều khiển vector cung cấp khả năng
điều chỉnh momen tức thời cũng như là điều chỉnh từ trường quay. Do vậy,
biên độ và vị trí quay của từ trường có thể được điều chỉnh. Dựa vào vị trí góc
và biên độ của từ trường động cơ, các lực hướng kính sẽ được sinh ra bằng
cách sử dụng dòng điện trong cuộn dây treo để tạo ra các từ trường bổ sung.
Do đó, có thể nói rằng công nghệ truyền động không ổ đỡ là dựa trên lý
thuyết điều khiển vector. Điều này dẫn đến một thực tế là các động cơ không
ổ đỡ sẽ không thể được biết đến cho đến khi lý thuyết điều khiển vector (hay
còn gọi là lý thuyết điều khiển hướng từ thông) được phát triển trong những
năm 1980s.
1.5 Các ứng dụng tiêu biểu
Từ những ưu điểm khác nhau của vòng bi từ đã đưa đến một số các lĩnh
vực ứng dụng tiêu biểu như sau [1, 2]:
 Các hệ thống chân không và không gian sạch: Các vòng bi từ không
gặp phải bất kỳ sự ăn mòn cơ khí hoặc sinh ra các chất cặn bẩn. Nếu cần thiết,
các bộ treo này thậm chí có thể được bố trí bên ngoài lớp vỏ của bình chân
không trong khi các lực từ vẫn có thể tác động xuyên qua lớp vỏ bình. Do các
bộ treo không chịu tổn thất của lực cản khí động học và tiêu thu năng lượng
thấp nên đây chính là đặc trưng của các bộ bánh đà trong hệ thống tích trữ
năng lượng. Trong dây chuyền sản xuất thực phẩm và dược phẩm, AMB sẽ
thay thế các ổ đỡ cơ khí để tránh được dò gỉ của dầu bôi trơn do các vết nứt
của mối hàn trên ổ đỡ gây ra.
 Các máy công cụ: Một trong những ưu điểm chính là độ chính xác cao
khiến cho các vòng bi từ có thể đạt được tốc độ quay cao với khả năng chịu

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

21
tải tương đối lớn. Tốc độ cao là một yêu cầu cần thiết trong quá trình mài
chính xác các chi tiết nhỏ.
 Máy gia tốc: Đây chính là lĩnh vực ứng dụng chính của AMB. Lĩnh
vực này bao trùm từ các máy bơm gia tốc phân tử (turbo-molecular pumps)
cỡ nhỏ cho đến các máy phát và máy nén gia tốc có công suất cao
(Megawatts). Một ưu điểm đó là khả năng điều khiển và làm tắt dần rung
động, và đạt được đáp ứng động tốt như mong muốn. Hơn nữa, các đặc trưng
quan trọng khác đã được kiểm chứng bằng thực nghiệm đó là khả năng tự
điều khiển và chẩn đoán, giá thành bảo dưỡng rất thấp, và mức tiêu thụ năng
lượng thấp. Cùng với sự có mặt của các thiết bị điện tử công suất có hiệu suất
làm việc cao, AMB chính là sự lựa chọn cho các máy tốc độ cao có công suất
lớn, thay thế dần nhu cầu ghép nối giữa các máy phát gia tốc tốc độ cao đến
hộp giảm tốc trong hệ truyền động máy phát và các máy phát tốc độ thấp.











 Các thiết bị y tế: Một ứng dụng cụ thể là việc sử dụng các vòng bi từ
trong bơm tim nhân tạo. Chính xác hơn đó là một thiết bị hỗ trợ tâm thất trái
làm nhiệm vụ trợ giúp cho quả tim yếu của bệnh nhân luôn giữ được lượng

Hình 1.10[1]: Bơm gia tốc - phân tử
dùng AMB. Công suất: 2100l/s;
Tốc độ 2940 rpm
Hình 1.11[1]: Máy phát turbine gas dùng 4 AMB
hướng kính và 1 ổ chặn. Công suất: 9000KW;
Tốc độ 6010 vòng/phút; Đường kính ổ đỡ: 400mm





Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

22
máu bơm đi tại một mức mong muốn nhằm cung cấp quá trình tuần hoàn máu
như yêu cầu.
 Các bộ treo siêu dẫn: ưu thế của các bộ treo siêu dẫn với khả năng thụ
động cố hữu của chúng hứa hẹn sẽ là một sự lựa chọn khác bên cạnh AMB.
Tuy nhiên để đạt được các thuộc tính tắt dần trong một hệ thống treo siêu dẫn
cho máy điện quay thì vẫn cần phải dùng thêm cả các bộ chống dao động tích
cực bằng AMB.
1.6 Một số các nghiên cứu liên quan hiện nay
1.6.1 Các nghiên cứu ở trong nước
Các xu hướng nghiên cứu và phát triển cho các vòng bi từ có thể được
phân ra làm bốn hướng chính như sau [7]:
 Nghiên cứu ứng dụng.
 Nghiên cứu thu gọn kích thước.
 Nghiên cứu làm việc trong các môi trường đặc biệt.
 Nghiên cứu ứng dụng các bộ điều khiển hiện đại.
Tại Việt Nam hiện nay, việc nghiên cứu và ứng dụng các vòng bi từ mới

được triển khai trong những năm gần đây, do đó số lượng các tác giả có
những kết quả công bố hay nghiên cứu đáng kể và chuyên sâu vào lĩnh vực
này là chưa nhiều. Bộ môn Tự động hóa – Đại học Bách Khoa Hà Nội là một
trong những cơ sở sớm có những triển khai liên quan. Các vấn đề chính được
quan tâm nghiên cứu tại đây bao gồm [7]:
 Nghiên cứu cơ bản về nguyên lý nâng bằng từ trường
 Nghiên cứu chế tạo
 Các phương pháp điều khiển vòng bi từ
 Nghiên cứu thu nhỏ kích thước cho động cơ nâng bằng vòng bi từ
 Tích hợp chức năng vòng bi từ dọc trục vào động cơ
 ĐK vector cho động cơ tự nâng không dùng cảm biến tốc độ
 Nghiên cứu ứng dụng