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 do - Hạnh phúc

Hà Nội, ngày 18 tháng 12 năm 2012


BÁO CÁO THỐNG KÊ KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

I.
THÔNG TIN CHUNG
1. Tên đề tài: Nghiên cứu thiết kế và 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 và phát triển công nghệ Cơ khí và Tự
động hóa.
2. Chủ nhiệm đề tài:
Họ và 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 Chức vụ: Phó Viện trưởng
viện Kỹ thuật điều khiển và Tự động hóa
Điện thoại: Tổ chức: 043.8692306 Nhà riêng:
0466567496
Mobile: 0904329912 E-mail:

Tên tổ chức đang công tác: Đại học Bách khoa Hà Nội
Địa chỉ tổ chức: Số 1, đường Đại Cồ Việt, quận Hai Bà Trưng, HN
Địa chỉ nhà riêng: Lô C, khu X1 Pháp Vân, Hoàng Liệt, Hoàng Mai, HN
3. 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:
Website: www.hut.edu.vn
Địa chỉ: Số 1, đường Đại Cồ Việt, quận Hai Bà Trưng, HN
Họ và 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 cơ quan chủ quản đề tài: Bộ Giáo dục và Đào tạo
II. TÌNH HÌNH THỰC HIỆN
1. Thời gian thực hiện đề tài/dự án:
- Theo Hợp đồng đã ký kết: từ tháng 1/ năm 2012 đến tháng 12/ nă
m2012
- Thực tế thực hiện: từ tháng 1/năm 2012 đến tháng 12/năm 2012
2. Kinh phí và sử dụng kinh phí:
a) Tổng số kinh phí thực hiện: 790 tr.đ, trong đó:
+ Kính phí hỗ trợ từ SNKH: 790 tr.đ.
b) Tình hình cấp và sử dụng kinh phí từ nguồn SNKH:
Theo kế hoạch Thực tế đạt được
Số
TT
Thời gian
(Tháng, năm)
Kinh phí
(Tr.đ)
Thời gian

(Tháng, năm)
Kinh phí
(Tr.đ)
Ghi chú
(Số đề nghị
quyết toán)
1 1/2012 310 3/2012 310 310
2 5/2012 243 5/2012 243 243
3 7/2012 237 12/2012 237 237
c) Kết quả sử dụng kinh phí theo các khoản chi:
Đối với đề tài:
Đơn vị tính: Triệu đồng
Theo kế hoạch Thực tế đạt được
Số
TT
Nội dung
các khoản chi
Tổng SNKH Nguồn
khác
Tổng SNKH Nguồn
khác
1 Trả công lao động
(khoa học, phổ thông)
390 390 0 390 390 0
2
N
guyên, vật liệu,
311 311 0 311 311 0
năng lượng
3 Thiết bị, máy móc

00000 0
4 Xây dựng, sửa chữa
nhỏ
00000 0
5 Chi khác
89 89 0 89 89 0

Tổng cộng 790 790 790 790 0
3. Các văn bản hành chính trong quá trình thực hiện đề tài/dự án:
(Liệt kê các quyết định, văn bản của cơ 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 hiện nếu có); văn
bản của tổ chức chủ trì đề tài, dự án (đơn, kiến nghị điều chỉnh nếu có)

Số
TT
Số, thời gian ban
hành văn bản
Tên văn bản Ghi chú
1 Ngày 8/7/2011 Biên bản họp hội đồng xét chọn tổ chức, cá
nhân chủ trì đề tài khoa học công nghệ tiềm
năng

2 Ngày 16/7/2011 Biên bản họp thẩm định đề tài khoa học và
công nghệ tiềm năng

3 Số 3855/QĐ-
BKHCN, ngày
15/12/2012
Quyết định về việc phê duyệt kinh phí, tổ
chức và cá nhân chủ trì các nhiệm vụ

KH&CN bắt đầu thực hiện trong kế hoạch
năm 2011

4 Số 07/2011/HĐ-
ĐTTN-KC.03/11-
15
Hợp đồng nghiên cứu khoa học và phát
triển công nghệ

4. Tổ chức phối hợp thực hiện đề tài, dự án:
Số
TT
Tên tổ chức
đăng ký theo
Thuyết minh
Tên tổ chức đã
tham gia thực
hiện
Nội dung
tham gia chủ
yếu
Sản phẩm
chủ yếu đạt
được
Ghi
chú*
1

5. Cá nhân tham gia thực hiện đề tài, dự án:
(Người tham gia thực hiện đề tài thuộc tổ chức chủ trì và cơ quan phối hợp, không quá 10

người kể cả chủ nhiệm)
Số
TT
Tên cá nhân
đăng ký theo
Thuyết minh
Tên cá nhân
đã tham gia
thực hiện
Nội dung
tham gia
chính
Sản phẩm
chủ yếu đạt
được
Ghi
chú*
1 TS. Nguyễn
Quang Địch
TS. Nguyễn
Quang Địch
Chủ nhiệm đề
tài
Báo cáo
chuyên đề

2 TS. Phạm Việt
Phương
TS. Phạm Việt
Phương

Thư ký đề tài Bản vẽ thiết
kế tủ điện

3 TS. Phạm
Hồng Phúc
TS. Phạm
Hồng Phúc
Thành viên Kiểm tra kết
quả thiết kế

4 ThS. Nguyễn
Mạnh Linh
ThS. Nguyễn
Mạnh Linh
Thành viên Bộ nguồn
Switching

5 KS. Vũ Thụy
Nguyên
KS. Vũ Thụy
Nguyên
Thành viên Chế tạo ổ từ
6 KS. Nguyễn
Trí Cường
KS. Nguyễn
Trí Cường
Thành viên Bộ Khuếch
đại công suất

7 ThS. Nguyễn

Thị Nhung
Thành viên Phần mềm
điều khiển

8 TS. Nguyễn
Đức Huy
Thành viên Phần mềm
điều khiển

9 TS. Phạm Đức
Thịnh
Thành viên Thử nghiệm
ổ từ

10 ThS. Đinh
Quốc Trí
Thành viên Thử nghiệm
ổ từ

11 ThS. Phạm
Thành Chung
Thành viên Lắp đặt mô
hình thử
nghiệm

12 ThS. Chu Đức
Việt
Thành viên Tủ đựng bộ
biến đổi

6. 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 đoàn, số lượng người tham
gia )
Thực tế đạt được
(Nội dung, thời gian, kinh phí,
địa điểm, tên tổ chức hợp tác,
số đoàn, số lượng người tham
gia )
Ghi
chú*
1
2
7. Tình hình tổ chức hội thảo, hội nghị:
Số
TT
Theo kế hoạch
(Nội dung, thời gian, kinh phí,
địa điểm )
Thực tế đạt được
(Nội dung, thời gian,
kinh phí, địa điểm )
Ghi chú*
1 Phân tích và 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
Phân tích và giới thiệu
phương án thiết kế hệ
điều khiển cho ổ từ, 18-
19/12/2012, 9,925 triệu
đồng, Đại học Bách khoa
Hà Nội

8. Tóm tắt các nội dung, công việc chủ yếu:
(Nêu tại mục 15 của thuyết minh, không bao gồm: Hội thảo khoa học, điều tra khảo sát
trong nước và nước ngoài)
Thời gian
(Bắt đầu, kết thúc
- tháng … năm)
Số
TT
Các nội dung, công việc
chủ yếu
(Các mốc đánh giá chủ yếu)
Theo kế
hoạch
Thực tế đạt
được
Người,
cơ quan
thực hiện
1 Nhóm nội dung cơ cấu chấp
hành ổ từ
4/2012 4/2012 Đại học Bách

khoa Hà Nội
2 Mạch động lực sử dụng thiết bị
điện tử công suất
5/2012 5/2012 Đại học Bách
khoa Hà Nội
3 Phần cứng hệ điều khiển 5/2012 5/2012 Đại học Bách
khoa Hà Nội
4 Phần mềm hệ điều khiển thời
gian thực
8/2012 8/2012 Đại học Bách
khoa Hà Nội
5 Thử nghiệm ổ từ 10/2012 10/2012 Đại học Bách
khoa Hà Nội

III. SẢN PHẨM KH&CN CỦA ĐỀ TÀI, DỰ ÁN
1. Sản phẩm KH&CN đã tạo ra:
a) Sản phẩm Dạng I:
Số
TT
Tên sản phẩm và
chỉ tiêu chất lượng
Đơn
vị đo
Số lượng
Theo kế
hoạch
Thực tế
đạt được
chủ yếu
1 Ổ từ ngang trục mẫu

dùng để nâng trục
chuyển động không
tiếp xúc
Bộ 02 02 02
b) Sản phẩm Dạng II:
Yêu cầu khoa học
cần đạt

Số
TT
Tên sản phẩm

Theo kế hoạch Thực tế
đạt được
Ghi chú

1 Bản vẽ thiết kế, chế tạo ổ
từ 4 cực
Đạt Đạt
2 Bản vẽ thiết kế, chế tạo hệ
điều khiển cho ổ từ 4 cực
Đạt Đạt
3 Phần mềm điều khiển
Đạt Đạt
c) Sản phẩm Dạng III:
Yêu cầu khoa học
cần đạt

Số
TT

Tên sản phẩm

Theo
kế hoạch
Thực tế
đạt được
Số lượng, nơi công bố
(Tạp chí, nhà xuất bản)
1
Bài báo quốc tế
01 01
International Symposium on
Dynamic and Control
2
Bài báo trong nước
02 03
- Jounal of Science and
Technology
- VCCA
- VCM
d) Kết quả đào tạo:
Số lượng
Số
TT
Cấp đào tạo, Chuyên
ngành đào tạo
Theo kế hoạch Thực tế đạt
được
Ghi chú
(Thời gian kết

thúc)
1 Thạc sỹ
0 3 2012
2. Đánh giá về hiệu quả do đề tài, dự án mang lại:
a) Hiệu quả về khoa học và công nghệ:
- Nhờ khả năng nâng không có tiếp xúc, ổ từ đang được coi là một ngành công nghệ
tiên tiến và thân thiện với môi trường. Việc nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thành
công ổ từ tại Việt Nam sẽ góp phần đáng kể trong việc tăng cường khả năng hội
nhập với xu thế nghiên cứu chung của thế giới về sử dụng ổ từ.
- Ti
ếp cận và làm chủ được một ngành công nghệ mới về ổ từ: Việc thiết kế chế tạo
thành công ổ từ và các bộ biến đổi điện tử công suất cho ổ từ giá thành thấp
không những thúc đẩy mạnh mẽ các nghiên cứu cơ bản và nghiên cứu ứng dụng
trong nước mà còn đưa nền khoa học công nghệ Việt Nam tiếp cận với các nước
phát triển trong lĩ
nh vực đệm từ trường cho máy điện quay.
- Tăng cường các công bố quốc tế trên các tập san khoa học uy tín: Động cơ điện
dùng ổ từ là một hướng nghiên cứu mới thu hút nhiều nhà khoa học trên thế giới,
việc chế tạo thành công mô hình động cơ điện dùng ổ từ sẽ đẩy mạnh các hướng
nghiên cứu thực nghiệm trong nước và có thể tăng cường các công b
ố quốc tế.
b) Hiệu quả về kinh tế xã hội:
- Thúc đẩy khả năng sản xuất ổ từ trong nước nhằm mục đích xuất khẩu và sử dụng
trong nước.
- Tạo ra được một sản phẩm nền đặc chủng có khả năng làm việc trong các môi
trường rất khắc nghiệt.
- Ngoài ra với việc hạn chế được việ
c sử dụng các chất bôi trơn (mà ổ bi cơ sử
dụng) do đó sẽ làm giảm khả năng gây ô nhiễm môi trường.
3. Tình hình thực hiện chế độ báo cáo, kiểm tra của đề tài, dự án:

Số
TT
Nội dung
Thời gian
thực hiện
Ghi chú
(Tóm tắt kết quả, kết luận
chính, người chủ trì…)
I Báo cáo định kỳ
Lần 1 9/2012 Hoàn thành 8/15 chuyên
đề, chế tạo xong cơ cấu
chấp hành, bộ nguồn và bộ
Khuếch đại công suất cho ổ
từ, viết được 02 bài báo
II Kiểm tra định kỳ 9/2012
Lần 1 - Số lượng chuyên đề đã
hoàn thành 8/15, tuy
nhiên cần chỉnh sửa lại
theo đúng mẫu báo cáo
chuyên đề
- Số lượng sản phẩm đã
hoàn thành: 2 sản phẩm
- Giải ngân còn chậm
III Nghiệm thu cơ sở 27/12/2012 - Hoàn thành các nội
dung sản phẩm dạng I,
II và III theo hợp đồng
- Phương pháp nghiên
cứu và tính toán thiết kế
là phù hợp và tin cậy
- Sản phẩm đạt chất

lượng và có khả năng
ứng dụng thực tế
- Đề nghị được tiếp tục
nghiên cứu phát triển
thông qua đề tài cấp nhà
nước

Chủ nhiệm đề tài
(Họ tên, chữ ký)

Thủ trưởng tổ chức chủ trì
(Họ tên, chữ ký và đóng dấu)


1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
HÀ NỘI
__________________
CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

Hà Nội, ngày 18 tháng 12 năm 2012


BÁO CÁO THỐNG KÊ KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

I.
THÔNG TIN CHUNG
1. Tên đề tài: Nghiên cứu thiết kế và 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 và phát triển công nghệ Cơ khí và
Tự động hóa.
2. Chủ nhiệm đề tài:
Họ và 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 Chức vụ: Phó Viện trưởng
viện Kỹ thuật điều khiển và Tự động hóa
Điện thoại: Tổ chức: 043.8692306 Nhà riêng: 0466567496
Mobile: 0904329912 E-mail:
Tên tổ chức đang công tác: Đại học Bách khoa Hà Nội
Địa chỉ tổ chức: Số 1, đường Đại Cồ Việt, quận Hai Bà Trưng, HN
Địa chỉ nhà riêng: Lô C, khu X1 Pháp Vân, Hoàng Liệt, Hoàng Mai, HN
3. 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:
Website: www.hut.edu.vn
Địa chỉ: Số 1, đường Đại Cồ Việt, quận Hai Bà Trưng, HN
Họ và 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 cơ quan chủ quản đề tài: Bộ Giáo dục và Đào tạo
2

II. TÌNH HÌNH THỰC HIỆN
1. Thời gian thực hiện đề tài/dự án:

- Theo Hợp đồng đã 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
2. Kinh phí và sử dụng kinh phí:
a) Tổng số kinh phí thực hiện: 790 tr.đ, trong đó:
+ Kính phí hỗ trợ từ SNKH: 790 tr.đ.
b) Tình hình cấp và sử dụng kinh phí từ nguồn SNKH:
Theo kế hoạch Thực tế đạt
được
Số
TT
Thời gian
(Tháng, năm)
Kinh phí
(Tr.đ)
Thời gian
(Tháng, năm)
Kinh phí
(Tr.đ)
Ghi chú
(Số đề nghị
quyết toán)
1 1/2012 310 3/2012 310 310
2 5/2012 243 5/2012 243 243
3 7/2012 237 12/2012 237 237
c) Kết quả sử dụng kinh phí theo các khoản chi:
Đối với đề tài:
Đơn vị tính: Triệu đồng
Theo kế hoạch Thực tế đạt được
Số
TT

Nội dung
các khoản chi
Tổng SNKH Nguồn
khác
Tổng SNKH Nguồn
khác
1 Trả công lao động
(khoa học, phổ thông)
390 390 0 390 390 0
2
N
guyên, vật liệu,
năng lượng
311 311 0 311 311 0
3 Thiết bị, máy móc 0000 0 0
4 Xây dựng, sửa chữa
nhỏ
0000 0 0
5 Chi khác
89 89 0 89 89 0

Tổng cộng 790 790 790 790 0
3. Các văn bản hành chính trong quá trình thực hiện đề tài/dự án:
(Liệt kê các quyết định, văn bản của cơ 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 hiện nếu
có); văn bản của tổ chức chủ trì đề tài, dự án (đơn, kiến nghị điều chỉnh nếu có)

3

Số

TT
Số, thời gian ban
hành văn bản
Tên văn bản Ghi chú
1 Ngày 8/7/2011 Biên bản họp hội đồng xét chọn tổ chức, cá
nhân chủ trì đề tài khoa học công nghệ tiềm
năng

2 Ngày 16/7/2011 Biên bản họp thẩm định đề tài khoa học và
công nghệ tiềm năng

3 Số 3855/QĐ-
BKHCN, ngày
15/12/2012
Quyết định về việc phê duyệt kinh phí, tổ
chức và cá nhân chủ trì các nhiệm vụ
KH&CN bắt đầu thực hiện trong kế hoạch
năm 2011

4 Số 07/2011/HĐ-
ĐTTN-KC.03/11-
15
Hợp đồng nghiên cứu khoa học và phát
triển công nghệ

4. Tổ chức phối hợp thực hiện đề tài, dự án:
Số
TT
Tên tổ chức
đăng ký theo

Thuyết minh
Tên tổ chức đã
tham gia thực
hiện
Nội dung
tham gia chủ
yếu
Sản phẩm
chủ yếu đạt
được
Ghi
chú*
1

5. Cá nhân tham gia thực hiện đề tài, dự án:
(Người tham gia thực hiện đề tài thuộc tổ chức chủ trì và cơ quan phối hợp, không quá 10
người kể cả chủ nhiệm)
Số
TT
Tên cá nhân
đăng ký theo
Thuyết minh
Tên cá nhân
đã tham gia
thực hiện
Nội dung
tham gia
chính
Sản phẩm
chủ yếu đạt

được
Ghi
chú*
1 TS. Nguyễn
Quang Địch
TS. Nguyễn
Quang Địch
Chủ nhiệm đề
tài
Báo cáo
chuyên đề

2 TS. Phạm Việt
Phương
TS. Phạm Việt
Phương
Thư ký đề tài Bản vẽ thiết
kế tủ điện

3 TS. Phạm
Hồng Phúc
TS. Phạm
Hồng Phúc
Thành viên Kiểm tra kết
quả thiết kế

4 ThS. Nguyễn
Mạnh Linh
ThS. Nguyễn
Mạnh Linh

Thành viên Bộ nguồn
Switching

5 KS. Vũ Thụy
Nguyên
KS. Vũ Thụy
Nguyên
Thành viên Chế tạo ổ từ
6 KS. Nguyễn
Trí Cường
KS. Nguyễn
Trí Cường
Thành viên Bộ Khuếch
đại công suất

7 ThS. Nguyễn
Thị Nhung
Thành viên Phần mềm
điều khiển

4

8 TS. Nguyễn
Đức Huy
Thành viên Phần mềm
điều khiển

9 TS. Phạm Đức
Thịnh
Thành viên Thử nghiệm

ổ từ

10 ThS. Đinh
Quốc Trí
Thành viên Thử nghiệm
ổ từ

11 ThS. Phạm
Thành Chung
Thành viên Lắp đặt mô
hình thử
nghiệm

12 ThS. Chu Đức
Việt
Thành viên Tủ đựng bộ
biến đổi

6. 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 đoàn, số lượng người tham
gia )
Thực tế đạt được
(Nội dung, thời gian, kinh phí,
địa điểm, tên tổ chức hợp tác,
số đoàn, số lượng người tham

gia )
Ghi
chú*
1
2
7. Tình hình tổ chức hội thảo, hội nghị:
Số
TT
Theo kế hoạch
(Nội dung, thời gian, kinh phí,
địa điểm )
Thực tế đạt được
(Nội dung, thời gian,
kinh phí, địa điểm )
Ghi chú*
1 Phân tích và 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
Phân tích và giới thiệu
phương án thiết kế hệ
điều khiển cho ổ từ, 18-
19/12/2012, 9,925 triệu
đồng, Đại học Bách khoa
Hà Nội

8. Tóm tắt các nội dung, công việc chủ yếu:
(Nêu tại mục 15 của thuyết minh, không bao gồm: Hội thảo khoa học, điều tra khảo
sát trong nước và nước ngoài)

Thời gian
(Bắt đầu, kết thúc
- tháng … năm)
Số
TT
Các nội dung, công việc
chủ yếu
(Các mốc đánh giá chủ yếu)
Theo kế
hoạch
Thực tế đạt
được
Người,
cơ quan
thực hiện
1 Nhóm nội dung cơ cấu chấp
hành ổ từ
4/2012 4/2012 Đại học Bách
khoa Hà Nội
5

2 Mạch động lực sử dụng thiết bị
điện tử công suất
5/2012 5/2012 Đại học Bách
khoa Hà Nội
3 Phần cứng hệ điều khiển 5/2012 5/2012 Đại học Bách
khoa Hà Nội
4 Phần mềm hệ điều khiển thời
gian thực
8/2012 8/2012 Đại học Bách

khoa Hà Nội
5 Thử nghiệm ổ từ 10/2012 10/2012 Đại học Bách
khoa Hà Nội

III. SẢN PHẨM KH&CN CỦA ĐỀ TÀI, DỰ ÁN
1. Sản phẩm KH&CN đã tạo ra:
a) Sản phẩm Dạng I:
Số
TT
Tên sản phẩm và
chỉ tiêu chất lượng
chủ yếu
Đơn
vị đo
Số lượng
Theo kế
hoạch
Thực tế
đạt được
1 Ổ từ ngang trục mẫu
dùng để nâng trục
chuyển động không
tiếp xúc
Bộ 02 02 02
b) Sản phẩm Dạng II:
Yêu cầu khoa học
cần đạt

Số
TT

Tên sản phẩm

Theo kế hoạch Thực tế
đạt được
Ghi chú

1 Bản vẽ thiết kế, chế tạo ổ
từ 4 cực
Đạt Đạt
2 Bản vẽ thiết kế, chế tạo hệ
điều khiển cho ổ từ 4 cực
Đạt Đạt
3 Phần mềm điều khiển
Đạt Đạt
c) Sản phẩm Dạng III:
Yêu cầu khoa học
cần đạt

Số
TT
Tên sản phẩm

Theo
kế hoạch
Thực tế
đạt được
Số lượng, nơi công bố
(Tạp chí, nhà xuất bản)
1
Bài báo quốc tế

01 01
International Symposium on
Dynamic and Control
2
Bài báo trong nước
02 03
- Jounal of Science and
Technology
6

- VCCA
- VCM
d) Kết quả đào tạo:
Số lượng
Số
TT
Cấp đào tạo, Chuyên
ngành đào tạo
Theo kế hoạch Thực tế đạt
được
Ghi chú
(Thời gian kết
thúc)
1 Thạc sỹ
0 3 2012
2. Đánh giá về hiệu quả do đề tài, dự án mang lại:
a) Hiệu quả về khoa học và công nghệ:
- Nhờ khả năng nâng không có tiếp xúc, ổ từ đang được coi là một ngành công
nghệ tiên tiến và thân thiện với môi trường. Việc nghiên cứu, thiết kế, chế tạo
thành công ổ từ tại Việt Nam sẽ góp phần đáng kể trong việc tăng cường khả

năng hội nhậ
p với xu thế nghiên cứu chung của thế giới về sử dụng ổ từ.
- Tiếp cận và làm chủ được một ngành công nghệ mới về ổ từ: Việc thiết kế chế
tạo thành công ổ từ và các bộ biến đổi điện tử công suất cho ổ từ giá thành thấp
không những thúc đẩy mạnh mẽ các nghiên cứu cơ bản và nghiên cứu ứng
d
ụng trong nước mà còn đưa nền khoa học công nghệ Việt Nam tiếp cận với
các nước phát triển trong lĩnh vực đệm từ trường cho máy điện quay.
- Tăng cường các công bố quốc tế trên các tập san khoa học uy tín: Động cơ
điện dùng ổ từ là một hướng nghiên cứu mới thu hút nhiều nhà khoa học trên
thế giới, việc chế tạo thành công mô hình động cơ điện dùng ổ t
ừ sẽ đẩy mạnh
các hướng nghiên cứu thực nghiệm trong nước và có thể tăng cường các công
bố quốc tế.
b) Hiệu quả về kinh tế xã hội:
- Thúc đẩy khả năng sản xuất ổ từ trong nước nhằm mục đích xuất khẩu và sử
dụng trong nước.
- Tạo ra được một sản phẩm nền đặc chủng có khả nă
ng làm việc trong các môi
trường rất khắc nghiệt.
- Ngoài ra với việc hạn chế được việc sử dụng các chất bôi trơn (mà ổ bi cơ sử
dụng) do đó sẽ làm giảm khả năng gây ô nhiễm môi trường.
3. Tình hình thực hiện chế độ báo cáo, kiểm tra của đề tài, dự án:
Số
TT
Nội dung
Thời gian
thực hiện
Ghi chú
(Tóm tắt kết quả, kết lu

ận
chính, người chủ trì…)
I Báo cáo định kỳ
Lần 1 9/2012 Hoàn thành 8/15 chuyên
đề, chế tạo xong cơ cấu
7

chấp hành, bộ nguồn và bộ
Khuếch đại công suất cho ổ
từ, viết được 02 bài báo
II Kiểm tra định kỳ 9/2012
Lần 1 - Số lượng chuyên đề đã
hoàn thành 8/15, tuy
nhiên cần chỉnh sửa lại
theo đúng mẫu báo cáo
chuyên đề
- Số lượng sản phẩm đã
hoàn thành: 2 sản phẩm
- Giải ngân còn chậm
III Nghiệm thu cơ sở 27/12/2012 - Hoàn thành các nội
dung sản phẩm dạng I,
II và III theo hợp đồng
- Phương pháp nghiên
cứu và tính toán thiết kế
là phù hợp và tin cậy
- Sản phẩm đạt chất
lượng và có khả năng
ứng dụng thực tế
- Đề nghị được tiếp tục
nghiên cứu phát triển

thông qua đề tài cấp nhà
nước

Chủ nhiệm đề tài
(Họ tên, chữ ký)

Thủ trưởng tổ chức chủ trì
(Họ tên, chữ ký và đóng dấu)


8


MỤC LỤC
BÁO CÁO THỐNG KÊ KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI 1
MỤC LỤC 8
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT 11
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU 11
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ 15
MỞ ĐẦU 19
Chương 1 TỔNG QUAN VỀ Ổ TỪ 20
1.1 Đặt vấn đề 20
1.1.1 Mục tiêu, đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề
tài 22
1.1.1.1 Mục tiêu nghiên cứu 22
1.1.1.2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 22
1.1.2 Các nội dung nghiên cứu của đề tài 23
1.1.2.1 Nhóm nội dung “Cơ cấu chấp hành ổ từ” 23
1.1.2.2 Mạch động lực sử dụng thiết bị điện tử công suất 23
1.1.2.3 Phần cứng hệ điều khiển 23

1.1.2.4 Phần mềm hệ điều khiển thời gian thực 23
1.1.2.5 Thử nghiệm ổ từ 24
1.1.3 Phương pháp nghiên cứu 24
1.1.4 Kết quả nghiên cứu 24
1.1.5 Tính mới, tính độc đáo, tính sáng tạo: 25
1.1.6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 25
1.1.6.1 Đối với lĩnh vực KH&CN có liên quan 25
1.1.6.2
Đối với tổ chức chủ trì và các cơ sở ứng dụng kết quả nghiên cứu 26
1.1.6.3 Đối với kinh tế - xã hội và môi trường 26
1.2 Cơ sở lý thuyết về ổ từ 26
1.2.1 Các giải pháp tạo ra lực từ trường và hướng nghiên cứu 26
1.2.1.1 Các giải pháp tạo ra lực từ trường 26
1.2.1.2 Lựa chọn định hướng nghiên c
ứu 31
1.2.1.3 Các lĩnh vực ứng dụng chính của ổ đỡ từ chủ động 33
1.2.2 Nguyên lý nâng dùng lực từ trong ổ từ chủ động 34
1.2.3 Nguyên tắc xác định lực nâng từ trường 36
1.2.4 Các dạng cấu trúc ổ đỡ từ hiện nay và hướng nghiên cứu 41
1.3 Kết luận chương 1 41
9

Chương 2 NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO CƠ CẤU CHẤP HÀNH CHO Ổ
TỪ 43
2.1 Nghiên cứu thiết kế và chế tạo stator cho ổ từ 43
2.1.1 Cơ sở lý thuyết 43
2.1.2 Tính toán kích thước vòng dây 43
2.1.3 Thiết kế lõi stator 47
2.2 Tính toán thiết kế và chế tạo rotor của ổ từ 57
2.2.1 Cơ sở

lý thuyết 57
2.2.2 Đặc tính quán tính của rotor 57
2.2.3 Phân tích dao động của rotor 61
2.2.3.1 Cơ sở lý thuyết 61
2.2.3.2 Mô hình toán học và phương trình chuyển động 61
2.2.3.3 Sự ổn định của chuyển động 64
2.2.4 Tính toán độ ổn định làm việc của rotor 65
2.2.4.1 Cơ sở lý thuyết 65
2.2.4.2
Các tốc độ tới hạn do sự mất cân bằng của rotor 65
2.2.5 Tính toán kích thước rotor 69
2.3 Thiết kế khung vỏ cho ổ từ 70
2.4 Kết luận chương 2 71
Chương 3. NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO HỆ ĐIỀU KHIỂN CHO Ổ TỪ
72
3.1 Cơ sở lý thuyết 72
3.2 Xây dựng mô hình toán học 74
3.3 Nghiên cứu thiết kế cấu trúc hệ điều khiển cho ổ từ 81
3.3.1 Cơ sở lý thuyết 81
3.3.2 Phương pháp thiết kế bộ điều khiển PID cho một cực từ 83
3.3.3 Thiết kế hệ điều khiển cho toàn ổ từ 87
3.4 Thiết kế phần cứng hệ điều khiển cho ổ từ 91
3.4.1 Thiết kế và chế tạo bộ nguồn Switching 91
3.4.1.1 Cơ sở lý thuyết 91
3.4.1.2 Bộ biến đổi Buck 93
3.4.1.3 Thiết kế và chế tạo mạch điều khiển 97
3.4.2 Thiết kế và chế tạo bộ khuếch đại công suất tuyến tính 104
3.4.2.1 Yêu cầu chung 104
3.4.2.2 Giới thiệ
u chung về khuyếch đại công suất tuyến tính PA12 104

10

3.4.2.3 Các phương pháp xây dựng mạch bảo vệ cho bộ khuếch đại tuyến tính
107
3.4.2.4 Thiết kế mạch khuếch đại công suất (VCCS) 112
3.5 Kết luận chương 3 115
Chương 4 XÂY DỰNG MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ
116
4.1 Thiết kế ghép nối hệ phần cứng cho mô hình thử nghiệm 116
4.1.1 Yêu cầu chung 116
4.1.2 Tổng quan chung v
ề card điều khiển DS1104 116
4.2 Thiết kế giao diện của hệ điều khiển ổ từ 121
4.2.1 Yêu cầu chung 121
4.2.2 Nguyên lý hoạt động 121
4.2.3 Giới thiệu về phần mềm Control Desk 122
4.2.4 Màn hình giao diện điều khiển ổ từ 122
4.3 Kết quả thực nghiệm 123
4.3.1 Gi
ới thiệu chung 123
4.3.2 Kết quả thực nghiệm 126
4.4 Kết luận 131
4.5 Hướng phát triển 132
TÀI LIỆU THAM KHẢO 133
Phụ lục 1. BÁO CÁO TÌNH HÌNH SỬ DỤNG KINH PHÍ 139
1.1 Bảng tổng hợp kinh phí thực hiện đề tài 139
1.2 Báo cáo tình hình sử dụng tổng kinh phí 140
Phụ lục 2. DANH MỤC CÁC CHUYÊN ĐỀ ĐÃ HOÀN THÀNH 141
Phụ lục 3. CÁC SẢN PH
ẨM CỦA ĐỀ TÀI 142

3.1 Các sản phẩm dạng I 142
3.2 Các sản phẩm dạng II 143
3.3 Các sản phẩm dạng III 143



11


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

Viết tắt Ý nghĩa Ghi chú Tiếng Anh

AMB Ổ đỡ từ chủ động Active Magnetic Bearing
EL Phương trình Euler-Lagrange Euler-Lagrange
DOF Bậc tự do Degree of Freedom
SMB Ổ đỡ từ siêu dẫn Superconductive Magnetic
Bearing
PMB Ổ đỡ từ thụ động Passive Magnetic Bearing
PM Nam châm vĩnh cửu Permanent Magnet

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU
F, f
m
Lực từ điện từ
m
Trọng lượng rô to
g
Gia tốc trọng trường
S

fe
Tiêt diện mặt cắt trong khe hở không khí
i
Dòng điện tức thời
x
0
Khe hở không khí
l
c
Chiều dài trung bình của đường đi từ trường qua lõi sắt chữ C
l
i
Chiều dài trung bình của đường đi từ trường qua lõi sắt chữ I
ψ

Từ thông trong mạch vòng khép kín
B
Mật độ từ thông
H
Từ trường mạch từ
L
Độ tự cảm
µ

Độ từ thẩm của vật liệu sắt từ
0
µ

Độ từ thẩm của môi trường chân không
r

µ

Độ từ thẩm tương đối
12

N
Số vòng dây
W
a
Năng lượng tích trữ
V
a
Thể tích khe hở không khí của Hệ thống
R
xo
Từ trở trong khe hở không khí
i
0
Dòng điện phân cực
K
a
Hệ số tỷ lệ với dòng điện
K
n
Hệ số tỷ lệ với độ dịch chuyển
x
Độ dịch chuyển theo phương x
y
Độ dịch chuyển theo phương y
Z Độ dịch chuyển theo phương z

,
,
x
yz
θ
θθ

Góc quay của trục theo phương x, y
F
x
, F
y
, F
z
Lực nâng trục theo các phương x, y, z
T
x
,T
y
, T
z

Mô men quay theo các phương x, y, z
,
,
11
x
yz

Vị trí dịch chuyển của trục tại các điểm đặt cảm biến theo

phương x, y của AMB1
,
,
22
xy
z

Vị trí dịch chuyển của trục tại các điểm đặt cảm biến theo
phương x, y của AMB2
,
,,
x
1y1x2y2
FFFF

Lực nâng hướng trục theo phương x, phương y của AMB1 và AMB2
h
a
Khoảng cách giữa trọng tâm 2 ổ từ
h
s
Khoảng cách giữa hai cảm biến vị trí
x
ψ

Từ thông tạo bởi các cuộn dây
,
xc1 xc2
ψ
ψ

Từ thông tạo bởi cuộn dây của AMB1 và AMB2 theo phương x
F
x1+
, F
x1-
,
F
y1+,
F
y1-;

F
x2+
,F
x2-
,
F
y2+,
F
y2-

Lực hấp dẫn giữa rô to và stato theo phương x, y của AMB1 và
AMB2

x
x1+,
x
x1-,
x

x2+,
x
x2-

Khe hở không khí theo phương x của AMB1 và AMB2
i
x1+,
i
x1-,
i
x2+,
i
x2-
Dòng điện chạy trong cuộ day của AMB1 và AMB2 theo
phương x
13

R
1x+,
R
1x -,
R
2x+,
R
2x-
Từ trở của khe hở không khí của AMB1 và AMB2
H
p
Sức từ động của nam châm vĩnh cửu
S

Tiết diện mạch từ
i
x1,
i
x2
Dòng điện thành phần theo phương x của AMB1 và AMB2
i
xs
Tổng các dòng điện thành phần theo phương x
i
xd
Hiệu các dòng điện thành phần theo phương x
L
x1+,
L
x1-,
L
x2+,
L
x2+,
Điện cảm của các cực từ theo phương x của AMB1 và AMB2
K
a
Hệ số tỉ lệ với dòng điện
K
n
Hệ số ti lệ với độ dịch chuyển
J
x
=J

y
=J
j
Mô men quán tính của trục rotor theo phương x và y
J
k
Mô men quán tính của trục rotor
rm
ω

Vận tốc góc
H
a
Khoảng cách giữa 2 của tâm AMB1 và AMB2
F
xs
Lực tịnh tiến của rotor theo phương x
F
ys
Lực tịnh tiến của rotor theo phương y
F
xr
Lực nghiêng của rotor theo phương x
F
yr
Lực nghiêng của rotor theo phương y
n
q∈

Số các biến khớp

n
u ∈ 

Véc tơ các tín hiệu điều khiển
g(q), G(g)
Gia tốc trọng trường
M(q), D(q)
Ma trận quán tính
(, , )dtqq
&

Véc tơ nhiễu mô men đầu vào
(,)Lqq
&

Hàm Lagrange
(,)Kqq
&

Hàm mô tả động năng
P(q)
Hàm thế năng
()
R
q
&

Hàm tiêu tán
θ
)

Véc tơ giá trị xác định
δ
)

Giá trị ước lượng chặn trên
14

q(t)
Quỹ đạo trạng thái
(,)Cqq
&

Ma trận hướng tâm
u

Tín hiệu điều khiển
T
Ma trận chuyển vị
e
Sai lệch quỹ đạo bám
e
&

Đạo hàm của sai lệch quỹ đạo bám
η

Tham số hằng bất định
K
P

Hệ số khuếch đại của bộ điều khiển
K
D
Hệ số đạo hàm của bộ điều khiển
K
I
Hệ số tích phân
s
Toán tử Laplace
L
se
Điện cảm tản trong cuộn dây
V
Điện áp điều khiển
k
x1,
k
y1,
k
x2
k
y2
Hệ số sức điện động cảm ứng trong các cuộn dây
T
b
Hằng số thời gian

KC.03.TN07/11-15

15

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1. Nguyên lý hoạt động của tàu đệm từ trường 20
Hình 1.2. Máy nén HOFIN dùng vòng bi từ 21
Hình 1.3. Phân loại các dạng ổ đỡ từ 26
Hình 1.4. Cấu trúc ổ từ chủ động 27
Hình 1.5. Cấu trúc ổ từ thụ động 28
Hình 1.6. Cấu trúc ổ từ siêu dẫn 28
Hình 1.7. Bộ lưu điện kiểu bánh đã sử dụng ổ đỡ từ 32
Hình 1.8. Máy bơ
m máu cho tim nhân tạo 32
Hình 1.9. Máy phát tuốc bin khí 33
Hình 1.10. Sơ đồ cấu trúc của ổ từ chủ động đơn kênh 34
Hình 1.11. Mạch từ của cơ cấu nâng theo một hướng 35
Hình 1.12. Mạch từ hóa tương đương 36
Hình 1.13. Mối quan hệ giữa lực nâng khoảng cách và dòng điện 38
Hình 1.14. Xác định lực nâng thông qua phương pháp tuyến tính hóa 39
Hình 1.15. Cấu trúc hệ điều khiển ổ từ
đơn kênh 40
Hình 1.16. Các dạng cấu trúc ổ từ thông dụng 40
Hình 2.1. Cực từ 46
Hình 2.2. Mối quan hệ giữa lực nâng cực đại với khe hở không khí 46
Hình 2.3. Sơ đồ cấu trúc của lõi stator ổ từ 4 cực 47
Hình 2.4. Sơ đồ phân bố từ thông của ổ từ 4 cực 48
Hình 2.5. Sơ đồ bố trí cuộn dây trong ô từ 51
Hình 2.6. Lõi thép stator của ổ từ khi có và không có lõi rotor 54
Hình 2.7. Stator của ổ từ 4 cực khi có cuộn dây 54

Hình 2.8. Cực stator của ổ từ 54
Hình 2.9. Khung từ ngoài của lõi stator 55
Hình 2.10. Sơ đồ phân bố từ trường 55
Hình 2.11. Định nghĩa hệ trục tọa độ 57
Hình 2.12. Cấu trúc của rotor đối xứng 58
Hình 2.13. Ảnh hưởng của nhiễu tải đối với rotor của ổ từ 58
Hình 2.14. Nguyên lý nâng trục rotor sử
dụng hai ổ từ ngang trục 61
Hình 2.15. Các hệ tọa độ khi ổn định và khi mất cân bằng 64
Hình 2.16. Vị trí trục rotor khi được kích thích bởi sự mất cân bằng tĩnh 66
Hình 2.17. Đường cong cộng hưởng 67
Hình 2.18. Sơ đồ cấu trúc rotor của ổ từ 68
Hình 3.1. Sơ đồ cấu trúc tổng quát của vòng bi từ 71
Hình 3.2. Sơ đồ mặt cắt của ổ từ 4 cực có dùng nam châm v
ĩnh cửu 71
Hình 3.3. Định nghĩa các hệ tọa độ cho ổ từ 73
Hình 3.4. Sơ đồ chi tiết theo phương z-x cho ổ từ 74
Hình 3.5. Sơ đồ tương đương với từ thông phân cực 74
Hình 3.6. Cấu trúc hệ điều khiển cho ổ từ 81
KC.03.TN07/11-15

16

Hình 3.7. Cấu trúc hệ điều khiển ổ từ theo phương x1 81
Hình 3.8. Đồ thị các điểm cực của hệ hở trên mặt phẳng phức 82
Hình 3.9. Đồ thị các điểm cực của hệ kín trên mặt phẳng phức 83
Hình 3.10. Đáp ứng độ dịch chuyển 83
Hình 3.11 Đáp ứng của độ dịch chuyển với nhiễu lực nâng khi thay đổi tham số c
ủa
bộ điều khiển 84

Hình 3.12: Mô hình điều khiển PID cho ổ từ 87
Hình 3.13 Sơ đồ cấu trúc tổng quan của bộ nguồn 90
Hình 3.14. Sơ đồ khối của bộ chuyển mạch 90
Hình 3.15. Sơ đồ nguyên lý mạch Buck 91
Hình 3.16. Dạng dòng điện và điện áp của mạch Buck ở chế độ liên tục 93
Hình 3.17. Dạng dòng điệ
n và điện áp mạch Buck ở chế độ không liên tục 94
Hình 3.18. Sơ đồnguyên lý mạch Boost 95
Hình 3.19. Dạng dòng điện và điện áp ở chế độ liên tục của mạch Boost 97
Hình 3.20. Dạng dòng điện và điện áp ở chế độ không liên tục của mạch Boost 97
Hình 3.21: Sơ đồ mạch lực bộ nguồn 97
Hình 3.22: Sơ đồ mạch lực thiết kế 98
Hình 3.23: Sơ đồ mạch nguồn điều khiển 98
Hình 3.24: Sơ đồ mạch điều khiển (driver) cho MOSFET 98
Hình 3.25: Mạch điều khiển 98
Hình 3.26: Mạch in mạch điều khiển 99
Hình 3.27: Mạch mạch điều khiển đã lắp ráp 99
Hình 3.28: Mạch in mạch lực, nguồn điều khiển và lái MOSFET 100
Hình 3.29: Mạch lực đã lắ
p ráp 101
Hình 3.30: Mạch tổng thể đã lắp ráp 101
Hình 3.31 Hình dáng ngoài của PA12 102
Hình 3.32 Sơ đồ mạch điện tương đương của PA12 103
Hình 3.33 Sơ đồ bố trí chân của PA12 103
Hình 3.34 Sơ đồ nguyên lý hạn chế nhiễu từ nguồn điện cung cấp 105
Hình 3.35 Sơ đồ nguyên lý bảo vệ quá áp cho PA12 106
Hình 3.36 Đặc tính xác định vùng làm việc an toàn cho PA12 107
Hình 3.37 Sơ đồ
nguyên lý khuyếch đại dòng điện dương 107
Hình 3.38 Sơ đồ nguyên lý khuyếch đại dòng điện âm 107

Hình 3.39 Mạch bảo vệ dòng thông dụng 109
Hình 3.40 Các dạng tải khác nhau của PA12 109
Hình 3.41 Nguyên lý bảo vệ quá dòng xếp chồng 109
Hình 3.42. Mạch VCCS cơ bản cho phụ tải động 110
Hình 3.43 Mạch khuếch đại đảo 111
Hình 3.44 Sơ đồ nguyên lý của mạch Khuếch đại công suất tuyế
n tính 112
Hình 3.45 Hình ảnh bộ khuếch đại tuyến tính sau lắp ráp 113
Hình 4.1 Tổng quan về card DS1104 114
Hình 4.2 Sơ đồ bố trí tổng quan của CP1104 116