Comparative analysis of the 4-pole and 8-pole radial magnetic bearings with permanent magnets

• Autorzy: Wajnert Dawid

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2024.07.08

Warianty tytułu

PL

Analiza porównawcza 4-biegunowych i 8-biegunowych promieniowych łożysk magnetycznych z magnesami trwałymi

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper presents a comparison of two constructions of radial magnetic bearings with permanent magnets. The first construction has four poles with coils and four permanent magnets installed in the stator yoke. The second construction has eight poles, four poles with coils and four poles with installed permanent magnets. Both constructions have two control windings, one for the x-axis and the second for the y-axis, that allow controlling the magnetic force generated by the magnetic bearing. Comparative analysis takes into account parameters of the magnetic bearing like the position and current stiffness, the maximal and initial magnetic forces as well as the dynamic inductances and the velocity-induced voltages.

PL

W artykule przedstawiono porównanie dwóch konstrukcji radialnych łożysk magnetycznych z magnesami trwałymi. Pierwsza konstrukcja ma cztery nabiegunniki z nawiniętymi cewkami oraz cztery magnesy trwałe zainstalowane w jarzmie stojana. Druga konstrukcja ma osiem nabiegunników, z czego cztery nabiegunniki mają nawinięte cewki oraz w kojenych czterech nabiegunnikach umieszczone są magnesy trwałe. Obie konstrukcje mają dwa uzwojenia sterujące, jedno dla osi x oraz drugie dla osi y, które umożliwiają sterowanie siłą magnetyczną generowaną przez łożysko magnetyczne. Analiza porównawcza obejmuje parametry łożyska magnetycznego takie jak sztywność przemieszczeniowa i prądowa, maksymalną i początkową siłę magnetyczną jak również dynamiczną indukcyjność oraz napięcie indukowane w wyniku przesunięcia wirnika.

Słowa kluczowe

EN

radial magnetic bearing; permanent magnet; finite element model; parameters of the magnetic bearing

PL

magnesy trwałe; radialne łożysko magnetyczne; model na podstawie metody elementów skończonych; parametry łożysk magnetycznych

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2024
• Tom: R. 100, nr 7
• Strony: 37--41
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Wajnert Dawid

• Politechnika Opolska, Katedra Elektrotechniki i Mechatroniki, ul. Prószkowska 76, 45-758 Opole

• https://orcid.org/0000-0001-9025-4327

Bibliografia

• [1] Mystkowski A., Energy saving robust control of active magnetic bearings in flywheel, Acta Mechanica et Automatica, Vol.6 (2012), No.3, 72-76.
• [2] Kozanecka D., Kozanecki Z., Łagodziński J., Active magnetic damper in a power transmission system, Communications in Nonlinear Science and Numerical Simulation, 16 (2011), No. 5, 2273-2278.
• [3] Sikora M., S., Piłat A., K., Numerical model of the axial magnetic bearing with six cylindrical poles, Archives of Electrical Engineering, Vol. 68 (2019), 195-208.
• [4] Mystkowski A., Ambroziak L., Investigation of passive magnetic bearing with halbach-array, Acta Mechanica et Automatica, Vol.4 (2010), No.4, 78-82.
• [5] Falkowski K., Henzel M., High Efficiency Radial Passive Magnetic Bearing, Solid State Phenomena, 164 (2010), 360 365.
• [6] Wajnert D., Comparison of two constructions of hybrid magnetic bearings, Przegląd Elektrotechniczny, 95 (2019), No. 12, 53 59.
• [7] Ji L., Xu L., Jin Ch., Research on a Low Power Consumption Six-Pole Heteropolar Hybrid Magnetic Bearing, IEEE Transactions on Magnetics, 49 (2013), No. 8, 4918-4926.
• [8] Wu L., Wang D., Su Z., Wang K., Zhang X., Analytical Model of Radial PM biased Magnetic Bearing with Assist Poles, IEEE Transactions on Applied Superconductivity, Vol. 26 (2016), No. 7, 0610105.
• [9] Xu S., Sun J. Decoupling Structure for Heteropolar Permanent Magnet Biased Radial Magnetic Bearing With Subsidiary AirGap, IEEE Transactions on Magnetics, Vol. 50 (2014), No. 8, 8300208.
• [10] Wajnert D., Analysis of the cross-coupling effect and magnetic force nonlinearity in the 6-pole radial hybrid magnetic bearing, International Journal of Applied Electromagnetics and Mechanics, Vol. 61 (2019), 43-57.
• [11] Tomczuk B., Koteras D., Waindok A.: The influence of the leg cutting on the core losses in the amorphous modular transformers, COMPEL: the International Journal for Computation and Mathematics in Electrical and Electronic Engineering, Vol. 34 (2015), No. 3, pp. 840-850.
• [12] Schweitzer G., Maslen H., Magnetic bearings, theory, design, and application to rotating machinery, Springer, 2009.
• [13] Okada Y., Sagawa K., Suzuki E., Kondo R., Development and Application of Parallel PM Type Hybrid Magnetic Bearings, Journal of System Design and Dynamics, Vol. 3 (2009), No. 4, 530-539
• [14] Nakata T., Takahashi N., Fujiwara K., Okada Y., Improvements of the T - Ω method for 3-D eddy current analysis, Transactions on Magnetics, Vol. 24 (1988), No. 1, pp. 94-97.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr POPUL/SP/0154/2024/02 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki II" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2025).