Five degrees of freedom linear state-space representation of electrodynamic thrust bearings

بلبرینگ الکترودینامیک می تواند در حین عملیات در دمای اتاق، روتورهای ثابت و بدون تماس را فراهم کند. بسته به صرفا پدیده های منفعل، مدل های خاصی باید برای مطالعه نیروهایی که آنها اعمال می کنند و در نتیجه روتورینامیک ایجاد شده اند، توسعه یابند. در سال های اخیر، مدل هایی که اجازه می دهد ما را برای توصیف پویش محوری طیف گسترده ای از رانش الکترومغناطیسی محور استخراج شده است. با این حال، این یاتاقان هایی که برای تعلیق به طور کامل مغناطیسی طراحی شده اند، مدل های موجود همچنان از محدودیت ها رنج می برند. در واقع، با فرض سرعت چرخش به آرامی متغیر، یک روتور سفت و سخت با پنج درجه مستقل از آزادی مشخص می شود در حالیکه مدل های اولیه تنها درجه محوری را در نظر گرفتند. در این مقاله یک مدل بدون محدودیت های قبلی ارائه شده است. این در نمایندگی خطی حالت-فضا است که توصیف دینامیک کامل روتور را با در نظر گرفتن تاثیر محوری، شعاعی و جابجایی زاویه ای روتور و همچنین اثرات ژیروسکوپی. این مجموعه از ده معادله بستگی به بیست پارامتر دارد که شناسایی آن به راحتی می تواند از طریق شبیه سازی عناصر محدود و یا اندازه گیری های آزمایشی شبه استاتیک انجام شود. این مدل بر جداسازی ذاتی بین دینامیکی محوری و دیگر درجه آزادی و همچنین وجود گشتاور زاویه ای الکترودینامیک است که روتور را به موقعیت اسمی آن متصل می کند. در نهایت، یک تجزیه و تحلیل ثبات در مدل انجام شده، حضور دو حالت گرد و غبار مخروطی مربوط به دینامیک زاویه ای، یعنی حرکت نواختن و تقلید را نشان می دهد. نخستین، که پایداری ذاتی آن بستگی به نسبت بین لحظه های قطبی و عرضی اینرسی دارد، می تواند به راحتی از طریق مهار بیرونی تثبیت شود، در حالی که دومی که پایدار است تا آستانه بی ثباتی مرتبط با سختی متقاطع متقاطع الکترودینامیکی زاویه ای، کمتر تحت تأثیر قرار می گیرد توسط آن محرک.