Tài liệu Nghiên cứu hệ điều khiển động cơ từ trường dọc trục kiểu roto lồng sóc

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI --------------------------------------- ĐỖ TRỌNG TẤN NGHIÊN CỨU HỆ ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ TỪ TRƯỜNG DỌC TRỤC KIỂU ROTO LỒNG SÓC LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA Hà Nội – Năm 2016 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI --------------------------------------- ĐỖ TRỌNG TẤN NGHIÊN CỨU HỆ ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ TỪ TRƯỜNG DỌC TRỤC KIỂU ROTO LỒNG SÓC Chuyên ngành: Điều khiển và tự động hóa LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : PGS.TS. NGUYỄN QUANG ĐỊCH Hà Nội – Năm 2016 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan bản luận văn thạc sĩ khoa học: “Nghiên cứu hệ điều khiển động cơ từ trường dọc trục kiêu rotor lồng sóc” do tôi tự thiết kế dưới sự hướng dẫn của thầy giáo PGS. TS. Nguyễn Quang Địch. Các số liệu và kết quả là hoàn toàn đúng với thực tế. Để hoàn thành đồ án này tôi chỉ sử dụng những tài liệu được ghi trong danh mục tài liệu tham khảo và không sao chép hay sử dụng bất kỳ tài liệu nào khác. Nếu phát hiện có sự sao chép tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm. Hà Nội, ngày …. tháng 12 năm 2016 Tác giả luận văn Đỗ Trọng Tấn i MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .......................................................................................................i MỤC LỤC ................................................................................................................. ii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT.........................................iv DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ...........................................................................vi DANH MỤC BẢNG BIỂU ................................................................................... viii MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1 CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ DÙNG Ổ TỪ ...............................2 I.1. Tổng quan về ổ đỡ từ .......................................................................................2 Nguyên lý làm việc của ổ đỡ từ .....................................................................3 Phân loại ổ đỡ từ ............................................................................................8 I.2. Phân loại động cơ dùng ổ từ theo cấu trúc...................................................12 Cấu trúc cơ bản ............................................................................................12 Cấu trúc tích hợp ổ từ ngang trục – động cơ ...............................................13 Cấu trúc tích hợp ổ từ dọc trục – động cơ ...................................................13 I.3. Động cơ tự nâng khe hở dọc trục ..................................................................14 I.4. Lợi ích và hạn chế [12]: .................................................................................16 I.5. Ứng dụng ........................................................................................................17 CHƯƠNG II MÔ HÌNH HÓA ĐỘNG CƠ TỪ TRƯỜNG DỌC TRỤC KIỂU ROTO LỒNG SÓC .................................................................................................20 II.1. Cấu trúc chi tiết của động cơ .......................................................................20 II.2. Xây dựng mô hình toán học cho động cơ....................................................22 CHƯƠNG III XÂY DỰNG CẤU TRÚC ĐIỀU KHIỂN TỰA TỪ THÔNG CHO ĐỘNG CƠ TỪ TRƯỜNG DỌC TRỤC KIỂU ROTO LỒNG SÓC .......32 III.1. Cấu trúc điều khiển vector tựa từ thông cho động cơ từ trường dọc trục kiểu roto lồng sóc. .................................................................................................32 Luật điều khiển .........................................................................................32 Cấu trúc điều khiển ...................................................................................33 ii III.2. Tổng hợp các mạch vòng điều khiển .........................................................35 Mạch vòng điều khiển dòng điện..............................................................35 Mạch vòng điều khiển từ thông ................................................................38 Mạch vòng điều khiển tốc độ....................................................................39 Mạch vòng điều khiển vị trí dọc trục ........................................................42 CHƯƠNG IV MÔ PHỎNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰA TỪ THÔNG CHO ĐỘNG CƠ TỪ TRƯỜNG DỌC TRỤC KIỂU ROTO LỒNG SÓC .......46 IV.1. Xây dựng mô hình mô phỏng trên Simulink..............................................46 Thông số động cơ .....................................................................................46 Mô hình mô phỏng động cơ .....................................................................46 IV.2. Kết quả mô phỏng hệ thống ........................................................................49 Trường hợp không tải ...............................................................................49 Trường hợp có tải .....................................................................................51 KẾT LUẬN ..............................................................................................................55 TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................56 iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT AGBM AxialGap Self-Bearing Motor A/D Analog to Digital CD Compact Disk D/A Digital to Analog DSP Digital Signal Processor DVD Digital Video Disk FOC Field Oriented Control IM Induction Machine MIMO Multi Input – Multi Output PMSM Permanent Magnet Excited Synchronous Machine PWM Pulse Width Modulation SISO Single Input – Single Output UPS Uninterruptible Power Supply µC, µP Microcontroller, Microprocessor α,β Hệ trục tọa độ gắn với stator d,q Hệ trục tọa độ gắn với rô to us , u r Véc tơ điện áp stator, rô to is, ir Véc tơ dòng điện stator, rô to λs Véc tơ từ thông móc vòng dây quấn stator λr Véc tơ từ thông rô to usd, usq, urd, urq Các thành phần điện áp stator, rô to trong hệ tọa độ d,q isd, isq, ird, irq Các thành phần dòng điện stator, rô to trong hệ tọa độ d,q iv Lsd, Lsq Các thành phần độ tự cảm stator, rô to trên hệ tọa độ d,q usα, usβ Các thành phần điện áp stator, rô to trong hệ tọa độ α,β isα, isβ Các thành phần dòng điện stator, rô to trong hệ tọa độ α,β isu, isv, isw Các thành phần dòng điện các pha stator động cơ u,v,w λsu, λsv, λsw Từ thông móc vòng các pha stator động cơ u,v,w Lm Hỗ cảm giữa stator và rô to Rs , Rr Điện trở stator, rô to L s, L r Độ tự cảm stator, rô to L’s0 Điện cảm từ trường stator nhân với độ dài khe hở không khí Lsl Điện cảm rò L2m  1 L s Lr Hệ số từ tản toàn phần P Số đôi cực của động cơ Ts , Tr Hằng số thời gian stator, rô to Tsd , Trd Hằng số thời gian stator, rô to trong hệ tọa độ d,q v DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình I-1: Vòng bi cơ khí trong cấu trúc ổ đỡ ........................................................................ 2 Hình I-2: Ổ đỡ từ trường ........................................................................................................ 2 Hình I-3: Đường cong từ trễ .................................................................................................. 4 Hình I-4: Cấu tạo của một mạch từ [6] .................................................................................. 6 Hình I-5: Hệ mạch từ và trục ................................................................................................. 7 Hình I-6: Ổ từ thụ động. ........................................................................................................ 9 Hình I-7: Ổ từ siêu dẫn [5]..................................................................................................... 9 Hình I-8: Cấu trúc của ổ từ chủ động. ................................................................................. 11 Hình I-9: Cấu tạo của ổ từ ngang trục................................................................................. 11 Hình I-10: Cấu của ổ từ dọc trục. ........................................................................................ 12 Hình I-11: Cấu trúc cơ bản của động cơ kết hợp ổ từ thông thường. .................................. 12 Hình I-12: Cấu trúc hệ tích hợp ổ từ ngang trục với động cơ .............................................. 13 Hình I-13: Cấu trúc hệ tích hợp ổ từ dọc trục với động cơ .................................................. 14 Hình I-14: Cấu trúc một động cơ tự nâng khe hở dọc trục. ................................................. 14 Hình I-15: Roto cực ẩn. ....................................................................................................... 15 Hình I-16: Roto cực lồi. ....................................................................................................... 15 Hình I-17: Stato động cơ tự nâng......................................................................................... 15 Hình I-18: Ứng dụng trong Công tơ Watt ........................................................................... 17 Hình I-19: Ứng dụng trong tàu đệm từ trường .................................................................... 18 Hình I-20: Ứng dụng trong náy nén ly tâm ......................................................................... 18 Hình I-21: Ứng dụng trong trái tim nhân tạo ....................................................................... 19 Hình II-1: Cấu trúc chi tiết của động cơ tự nâng từ trường dọc trục kiểu rô to lồng sóc [2]. ............................................................................................................................................. 20 Hình II-2: Hình ảnh rô to lồng sóc của động cơ tự nâng trong thực tế ................................ 21 Hình II-3: Cách bố trí các cuộn dây stator ........................................................................... 22 Hình II-4: Biểu diễn các đại lượng véc tơ trên hệ tọa độ d,q ............................................... 22 Hình III-1: Sơ đồ cấu trúc điều khiển động cơ tự nâng từ trường dọc trục roto lồng sóc ... 34 Hình III-2: Cấu trúc mạch vòng điều khiển dòng điện tách biệt ......................................... 37 Hình III-3: Mô hình mô phỏng Simulink cuả bộ điều khiển dòng PI .................................. 38 vi Hình III-4: Cấu trúc mạch vòng điều khiển từ thông........................................................... 39 Hình III-5: Cấu trúc mạch vòng điều khiển tốc độ .............................................................. 40 Hình III-6: Mô hình mô phỏng Simulink bộ điều khiển tốc độ ........................................... 42 Hình III-7: Mạch vòng điều khiển vị trí dọc trục ................................................................ 43 Hình III-8: Mô hình mô phỏng Simulink bộ điều khiển vị trí dọc trục ............................... 45 Hình IV-1: Mô hình mô phỏng động cơ từ trường dọc trục kiểu roto lồng sóc .................. 47 Hình IV-2: Mô hình điện từ electrical model ...................................................................... 48 Hình IV-3: Khối chuyển hệ trục tọa độ abc sang dq ........................................................... 49 Hình IV-4: Khối chuyển đổi hệ trục tọa độ dq sang ............................................................ 49 Hình IV-5: Đáp ứng z khi tốc độ bằng 0. ........................................................................... 49 Hình IV-6: Đáp ứng tốc độ khi z bằng 0. ............................................................................ 50 Hình IV-7: Ảnh hưởng của thay đổi tốc độ lên đáp ứng của z. ........................................... 50 Hình IV-8: Ảnh hưởng của thay đổi z lên đáp ứng tốc độ................................................... 51 Hình IV-9: Đáp ứng tốc độ và vị trí dọc trục khi đóng tải ở 0.5s. ....................................... 52 Hình IV-10: Đặc tính momen và lực hút dọc trục khi đóng tải ở 0.5s. ............................... 53 Hình IV-11: Đặc tính dòng điện 3 pha động cơ................................................................... 54 Hình IV-12: Đặc tính iq , id . ................................................................................................. 54 vii DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng IV-1: Thông số động cơ từ trường dọc trục kiểu roto lồng sóc .................................. 46 viii MỞ ĐẦU Hệ truyền động động cơ sử dụng ổ đỡ từ được ra đời từ những nhu cầu cấp thiết khi nảy sinh những vấn đề mà các ổ bi cơ truyền thống gây ra, đó là việc phải thường xuyên bôi trơn dầu mỡ, ma sát do tiếp xúc cơ khí khiến các ổ bi cơ này có những hạn chế lớn trong các ứng dụng yêu cầu môi trường vô trùng, chân không hoặc các môi trường có nhiệt độ quá thấp và quá cao hay các ứng dụng yêu cầu tốc độ cao của động cơ. Với mục đích áp dụng được hệ thống truyền động động cơ sử dụng ổ đỡ từ vào trong thực tế sản xuất đòi hỏi chúng ta phải đi nghiên cứu hệ thống điều khiển đầy đủ và chính xác. Xuất phát từ thực tiễn đó luận văn được tôi lựa chọn là “Nghiên cứu hệ điều khiển động cơ từ trường dọc trục kiểu roto lồng sóc’’. Mục đích của luận văn là nghiên cứu thiết kế hệ điều khiển véc tơ (theo phương pháp điều khiển véc tơ tựa từ thông roto) cho phần động cơ của hệ tích hợp ổ đỡ từ dọc trục - động cơ sử dụng rô to lồng sóc, hay còn gọi là động cơ tự nâng rô to lồng sóc kiểu từ trường khe hở dọc trục Để hoàn thành luận văn này tác giả đã nhận được rất nhiều sự trợ giúp của thầy cô và bạn bè cũng như các đồng nghiệp. Tác giả xin được gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc tới các thầy cô giáo là giảng viên trong bộ môn Điều khiển - Tự động hóa, khoa Điện, trường Đại học Bách khoa Hà Nội; đặc biệt là thầy giáo TS. Nguyễn Quang Địch, người đã trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ và tạo điều kiện rất tốt trong việc định hướng, cung cấp tài liệu và các trang thiết bị thí nghiệm cần thiết để tác giả có thể hoàn thiện được cuốn luận văn này. Hà Nội, ngày … tháng 12 năm 2016 Tác giả luận văn Đỗ Trọng Tấn 1 CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ DÙNG Ổ TỪ I.1. Tổng quan về ổ đỡ từ Tất cả các động cơ trong thực tế nếu muốn hoạt động bình thường đều cần phải có một hệ thống ổ đỡ. Hệ thống này có tác dụng nâng đỡ trục động cơ và rotor, giúp rotor quay trơn trong stator. Các ổ đỡ cơ khí cổ điển thường có kết cấu kiểu vòng bi Hình I-1: Vòng bi cơ khí trong cấu trúc ổ đỡ Nhưng ổ đỡ kiểu này vẫn tồn tại nhiều nhược điểm như: vẫn có ma sát bên trong vòng bi gây tổn thất năng lượng, phải bảo dưỡng thường xuyên , bôi trơn bằng dầu mỡ. Khi động cơ làm việc trong những môi trường đặc biệt như nhiệt độ rất cao hoặc rất thấp, môi trường chân không, môi trường đòi hỏi tuyệt đối sạch sẽ thì vòng bi cơ khí hầu như không đáp ứng được, và một nhược điểm của vòng bi cơ khí đó là làm cho động cơ bị hạn chế về tốc độ Nhằm khắc phục những nhược điểm của vòng bi cơ khí thì một thiết bị đã được nghiên cứu chế tạo và đưa vào sử dụng. Đó là ổ đỡ từ trường, hay gọi tắt là ổ từ (Hình I-2). Hình I-2: Ổ đỡ từ trường 2 Nguyên lý làm việc của ổ đỡ từ Một công nghệ không tiếp xúc, ổ đỡ từ không có ma sát, không bị mài mòn và độ tin cậy cao. Nó có khả năng làm việc với động cơ tốc độ cao mà trước đây không thể thực hiện được, loại bỏ độ rơ rotor và sự phiền phức của vòng bi thủy động lực học. Dầu mỡ bôi trơn bị loại bỏ, khiến ổ từ có thể làm việc với môi trường nhạy cảm với ô nhiễm, chẳng hạn buồng chân không trong đó có nhiều quy trình sản xuất chất bán dẫn diễn ra, và làm cho các ứng dụng khác “xanh” hơn. Ta sẽ nghiên cứu nguyên lý làm việc của ổ từ dựa trên lý thuyết từ trường cơ bản. Như ta đã biết thì luôn luôn tồn tại một từ trường giữa hai cực Bắc và Nam của một thanh nam châm. Đường sức từ có hướng đi ra từ cực Bắc, tạo thành vô số các tia và đi vào cực Nam, xuyên qua nam châm rồi trở về cực Bắc để khép thành một vòng kín. Các đường sức từ này có thể được xác định bằng một cách đơn giản đó là dùng một tờ giấy đặt trên thanh nam châm, sau đó rắc mạt sắt lên mặt giấy, khi đó các mạt sắt sẽ sắp xếp lại tạo thành các đường khép kín, đó chính là các đường sức từ. Từ trường cũng có thể được tạo ra từ một nam châm điện (là một cuộn dây có dòng điện chạy qua được quấn xung quanh một lõi sắt từ). Khi đó cường độ từ trường H và dòng điện i chạy qua một vòng dây được tính theo công thức [1]: H i i 2 .r  Hds (1.1) (1.2) Với ds là vi phân chiều dài của vòng dây và i là dòng điện chạy trong một vòng dây. Đối với cuộn dây có N vòng dây, thì cường độ từ trường H sẽ là: H i.N 2 .r (1.3) Chiều của cường độ từ trường sẽ được xác định bằng nguyên tắc bàn tay phải Mật độ từ trường B sẽ được tính theo cường độ từ trường H từ công thức: 3 B  .H Với  (1.4) là độ từ thẩm có thể tính bằng công thức:   0  r Với 0 là độ từ thẩm của không khí ( 0  4 .107 (1.5) T.m/A ) r là độ từ thẩm của vật liệu làm lõi nam châm điện. Khi vật liệu có độ từ thẩm  < 1 thì được gọi là nghịch từ  > 1 thì được gọi là thuận từ  >> 1 là vật liệu sắt từ Vật liệu sắt từ là vật liệu có thể từ hóa được. Khi đặt thanh sắt từ vào trong một từ trường thì từ thông sẽ tăng tuyến tính theo công thức (1.4). Nhưng khi đến một điểm nào đó, thì vật liệu sắt từ này sẽ bị bão hòa và từ thông chạy trong vật liệu sẽ không tăng lên nữa. Khi từ trường giảm thì từ thông cũng sẽ giảm nhưng theo một đường khác với khi tăng. Hiện tượng này gọi là độ trễ của từ. Vùng diện tích trong khoảng trễ sẽ cho thấy năng lượng tổn hao trong quá trình trễ . Hình I-3: Đường cong từ trễ 4 (a) Lực Lorentz : Khi đặt một dây dẫn mang dòng điện vào trong một từ trường thì dây dẫn này sẽ chịu một lực tác động, lực này gọi là lực Lorentz và được xác định bởi công thức sau:  f  Q E  v B  (1.6) Trong đó Q là điện tích E là điện trường v là vận tốc di chuyển của điện tích Từ công thức (1.6) ta thấy lực Lorentz phụ thuộc vào thành phần điện trường và thành phần từ trường. Nhưng do xuất từ trường cảm ứng nên sự phụ thuộc của lực vào điện trường sẽ nhỏ hơn rất nhiều sự phụ thuộc của lực vào từ trường, do vậy ta có thể bỏ qua thành phần điện trường E. Công thức 1.6 được viết lại thành:  f  Q v B  (1.7) Vì dòng điện thực chất là sự dịch chuyển có hướng của các điện tích, nên ta thế công thức tính dòng điện (1.8) vào công thức (1.7) để có công thức tính lực Lorentz như sau: i  Qv (1.8) f  iB (1.9) Từ công thức (1.9) ta thấy chỉ có thành phần vector từ thông mới đóng vai trò sinh ra lực. Và lực này là lớn nhất khi vector từ thông B vuông góc với vector dòng điện i (b) Lực từ trở Lực này được tạo ra từ sự chênh lệch độ từ thẩm trong sự xuất hiện của từ trường. Hướng của lực từ trở vuông góc với mặt phẳng chung của hai bề mặt. Đối với vật liệu tuyến tính thì năng lượng trong từ trường được cho bởi công thức: 5 U 1 B.H .dV 2 V (1.10) Trong đó U là thế năng V là thể tích của vật liệu Lấy vi phân công thức (1.10) theo chiều dài l của mạch từ ta được phương trình về lực như sau : B2 A f  2 (1.11) Với A là diện tích mặt cắt ngang vuông góc. Ví dụ một mạch từ sử dụng một nam châm điện hình chữ U và một nắp làm bằng vật liệu sắt từ được cho như Hình I-4: Hình I-4: Cấu tạo của một mạch từ [6] Từ công thức (1.10) năng lượng trong khe hở không khí được tính như sau Ua  1 Ba H a Aa 2 s 2 (1.12) Cường độ từ trường trong mạch từ hình 1.3 được tính bằng:  Hds  l FE H FE  2sH a  n.i 6 (1.13) lFE B 0  r  2s B 0  ni  NI (1.14) Với giả thiết rằng   BFE AFE  Ba Aa BFE  Ba  B Kết hợp với công thức (1.4) ta có mật độ từ trường bằng: B  0 NI  lFE   2 s    r  (1.15) Với n là số vòng dây, và NI là sức từ động. Giả sử rằng từ thông không móc vòng ra ngoài phạm vi của khe hở không khí. Để dễ dàng nghiên cứu thì ta thay thế mạch từ Hình I-4 bằng một hệ khác bao gồm mạch từ và một trục như Hình I-5 Hình I-5: Hệ mạch từ và trục Về phương pháp xây dựng công thức thì giống như mạch từ Hình I-4, chỉ khác về hình dạng của mạch từ này được thiết kế gần giống với một ổ từ, nhưng trước hết chỉ nghiên cứu với một mạch từ nâng trục. Sau khi xây dựng được công thức tổng quát của một mạch từ thì các mạch từ khác là tương đương. Ta có lực tác dụng của mạch từ lên trục được tính bằng công thức: f  U a  BH a Aa l 7 (1.16) Thay H a  B 0 vào công thức (1.16) ta có: 2    ni   Aa cos  f  0  l  FE  2 s     r  (1.17) Giả thiết rằng độ từ thẩm r của vật liệu làm mạch từ lớn hơn rất nhiều so với chiều dài mạch từ lFE nên coi như lFE r  0 , vậy ta có phương trình tính lực từ f k i2 s2 (1.18) Với k là hệ số tỷ lệ Vậy từ công thức (1.18) ta thấy đối với một ổ từ đơn giản gồm một mạch từ và trục động cơ thì lực từ tác dụng lên trục động cơ sẽ tỷ lệ thuận với bình phương dòng điện chạy trong cuộn dây và tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách khe hở không khí. Kết luận này rất quan trọng trong quá trình nghiên cứu thiết kế ổ từ. Phân loại ổ đỡ từ Dựa trên nguyên lý và cách thức sinh lực nâng, ta có thể chia ổ từ thành 3 dạng cơ bản [4] (a) Ổ từ thụ động (PMB - Passive Magnetic Bearing) Ổ từ được chế tạo từ các nam châm vĩnh cửu để tạo ra lực nâng theo nguyên lý hút hoặc đẩy của các cực N-S của nam châm vĩnh cửu. 8 Hình I-6: Ổ từ thụ động.  Đặc điểm Do được chế tạo hoàn toàn từ nam châm vĩnh cửu nên ổ từ có 1 số đặc điểm sau: - Kích thước nhỏ gọn. - Không tiêu thụ năng lượng. - Không cần bộ điều khiển vòng kín để duy trì ổn định do lực nâng là cố định. - Khó chế tạo, gia công nam châm vĩnh cửu theo yêu cầu. Tuy nhiên nhược điểm cơ bản của ổ từ này là: Lực nâng là cố định nên khả năng giảm chấn kém, không điều khiển được lực nâng nên khó có thể giữ ổ định vật khi trọng lượng vật thay đổi. (b) Ổ từ siêu dẫn (SMB - Superconducting Magnetic Bearing) Ổ từ được chế tạo từ nam châm vĩnh cửu và vât liệu siêu dẫn, lực nâng được tạo ra theo nguyên lý đẩy giữa nam châm vĩnh cửu và vật liệu siêu dẫn: Một nam châm được nâng trên mặt một vật liệu siêu dẫn nhúng trong nitơ lỏng lạnh tới −200°C Hình I-7: Ổ từ siêu dẫn [5] 9 Khi ở nhiệt độ rất thấp điện trở của vật liệu siêu dẫn có thể giảm về 0. Khi đó, dòng điện có thể chảy qua vật liệu siêu dẫn với điện áp duy trì ở mức rất thấp . Tất cả từ trường sẽ chạy bên ngoài vât liệu siêu dẫn theo nguyên lý Meissner-Ochsenfeld. Từ thông sinh ra bởi vật siêu dẫn bù trừ hoàn toàn từ thông ở môi trường ngoài. Do đó, từ thông bên trong vật siêu dẫn bằng 0  Đặc điểm Do cấu tạo từ nam châm vĩnh cửu và vât liệu siêu dẫn nên ổ từ có : - Kích thước nhỏ gọn - Không cần bộ điều khiển để duy trì do lực nâng là cố định. Cũng như ổ từ thụ động, nhược điểm lớn nhất của ổ từ siêu dẫn là: - Lực nâng cố định nên khả năng giảm chấn kém, không có khả năng điều khiển được lực nâng, lực nâng phụ thuộc hoàn toàn vào vật liệu siêu dẫn và nam châm vĩnh cửu được sử dụng. Ngoài ra: - Phải đảm bảo môi trường làm việc của ổ từ ở nhiệt độ thấp (-200oC) nhằm duy trì lực tác dụng giữa vật liệu siêu dẫn và nam châm vĩnh cửu - Giá thành vật liệu siêu dẫn cao dẫn đến chi phí sản xuất ổ từ siêu dẫn là rất lớn. (c) Ổ từ chủ động (AMB - Active Magnetic Bearing) Ổ từ làm việc dựa trên nguyên lý nâng điện từ. Các thành phần của ổ từ : nam châm điện, bộ biến đổi công suất, cảm biến đo khoảng cách, bộ điều khiển - Nam châm điện : tạo ra lực từ nâng trục động cơ. - Cảm biến vị trí trục động cơ: phản hồi vị trí trục động cơ - Bộ điều khiển: điều khiển dòng điện cấp vào nam châm điện thông qua bộ khuếch đại công suất từ đó điều khiển lực từ tác động vào trục động cơ giúp trục động cơ nằm cân bằng. 10