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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.3.2005.tde-22072024-072859
Document
Author
Full name
Isaias da Silva
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2005
Supervisor
Committee
Horikawa, Oswaldo (President)
Larrea, José Andrés Santisteban
Maruyama, Newton
Nabeta, Silvio Ikuyo
Porto, Arthur Jose Vieira
Title in Portuguese
Mancais magnéticos híbridos do tipo atração com controle uniaxial.
Keywords in Portuguese
Mancais
Mecatrônica
Abstract in Portuguese
A pesquisa desenvolvida, ao longo desta tese, aborda o estudo de uma particular classe de mancais magnéticos. Os mancais aqui pesquisados são do tipo híbridos, possuem uma parte passiva e outra ativa. A parcela passiva do sistema é composta de imãs permanentes que atuam por atração magnética e que asseguram o equilíbrio estável, em quatro graus de mobilidade, de um rotor ou de uma mesa. O grau de mobilidade instável, aqui chamado de direção controlada, é estabilizado pela utilização de uma malha de realimentação composta de eletroímãs, de um sensor de proximidade do tipo não contactante e de um controlador. Esta malha de realimentação forma a parcela ativa do sistema. Aborda-se, primeiramente, o estudo da parte passiva de um mancal rotativo. Nesta etapa analisa-se as forças e as rigidezes magnéticas entre dois imãs permanentes, define-se a configuração do equipamento e analisa-se a funcionalidade deste. Seqüencialmente mostra-se o princípio de funcionamento do mancal e elabora-se modelos matemáticos que representam a dinâmica do rotor, dos atuadores e do controlador do sistema. Em seguida constrói-se um protótipo de acordo com a concepção proposta e efetua-se vários experimentos objetivando analisar as potencialidades do novo modelo de mancal. Estende-se todos os conceitos, até aqui mencionados, no desenvolvimento e na construção de um protótipo de um mancal magnético linear (M.M.L.) e analisa-se, através de experimentos, o desempenho desta nova concepção de mancal linear. Conclui-se o trabalho com várias considerações e comentários a respeito dos resultados obtidos ao longo da pesquisa.
Title in English
Untitled in english
Keywords in English
Bearings
Mechatronics
Abstract in English
The research developed, along with this thesis, undertakes the study of a particular class of magnetic bearings. The bearings presented here are of hybrid type, they consist of two main parts, passive and active; the passive one uses permanent magnets working in attraction mode to assure stable equilibrium in 4-d.o.f. of a table or of a rotor. In this type of bearings there is one unstable degree of freedom, which is stabilized by a control-loop, composed of two electromagnetic actuators, a non-contact type gap sensor, a controller and an amplifier. These elements together form the active part of the system. In the first phase a complete study of a journal bearing passive portion is made, where at this point, the magnetic forces and stiffnesses between two permanent magnets are analyzed, the journal bearing architecture is defined and its functions are analyzed. Sequentially bearing's functionality is shown and the mathematical models that describe journal bearing's rotor, actuators and dynamic controller are presented. After that, a prototype is built according the proposed conception and, by experiments, it is shown the effectiveness of the proposed journal bearing. In the second part of the work the concepts developed for journal bearing are applied to the development of a magnetic linear bearing (M.L.B.) prototype and, through experiments, the performance of this new M.L.B. conception is analyzed. The work is ended with many considerations and commentsrelated to the results obtained from the research.
 
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Publishing Date
2024-07-22
 
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