|
Yrd.
Doç. Dr. Abdulkadir Güllü
Gürcan Samtaş (son sınıf öğr.)
Gazi Üniv. Teknik Eğitim Fak., / Makine Eğitimi /
Talaşlı Üretim Öğretmenliği Böl.
Haziran 2000, Ankara
1
- GİRİŞ
2 - MANYETİK YATAK ve ELEMANLARI
3 - MANYETİK YATAKLAR NASIL ÇALIŞIR?
6 - MANYETİK YATAKLARIN AVATAJLARI ve DEZAVANTAJLARI
7 - UYGULAMA ALANLARI ve YENİ YATIRIMLAR
8 - MANYETİK YATAKLARIN DİĞER YATAKLARLA KARŞILAŞTIRILMASI
9 - YENİ YATIRIMLAR ve ARAŞTIRMALAR
10 - SONUÇLAR ve DEĞERLENDİRMELER
11 - KAYNAKLAR
1
- GİRİŞ
1.1.
İlk Manyetik Yatak Tasarımı
Calgary
şehrinin 110 km. doğusundaki Alta adlı küçük yerleşim biriminde,
Doğu Kanada'nın doğal gaz kaynağı üzerinde küçük bir grup
bina yeralır. Ahır büyüklüğünde bir yapı içersinde 1400 beygir
gücündeki jet motorunun sağır edici sesi, günde 3 milyar lt3
doğal gazı doğuya uzanan yüzlerce km'lik boru hattı boyunca
gönderen yakınlarındaki bir santrifüj gaz kompresörünü tahrik
ederken hissedilebilir, aynı zamanda duyulabilir de.
Burada kullanılan güç korkutucu olmakla beraber, yapılan işin
büyüklüğü göz önüne alındığında şaşırtıcı gelmektedir. Ancak,
Nova Corporation of Alberta tarafından işletilen Hussar Gaz
Kompresörü İstasyonu'nda kaba kuvvetten daha fazla iş başındadır.
Söz konusu olan şey bir zamanlar mekanizmaların ve makine
mühendisliğinin etkileyici bir örneği iken, sıradan elektrik
motorunkine benzer bir sistemle değiştirilerek günümüzün büyük
kompresör, jeneratör ve diğer döner elemanlı cihazlarının
tasarımını köklü biçimde değiştirmeye aday bir düzenlemedir.
Beş
sene önce bu tesisteki manzara tamamen farklı ama, benzer
cihazlarla uğraşanlara da çok tanıdık görünmekteydi. Jet motoruna
ilaveten güç türbini, gaz kompresörü ve bunları birbirine
bağlayan güç hattı eldeki boş alanın %50'sini işgal eden pompa
ve borulardan oluşan bir yılan yuvasını andırıyordu. Dakikada
176 galon yağlayıcı debisi ise dönmekte olan şaftın çıktığı
kompresör muhafazası üzerindeki açıklıktan doğalgaz kaçışını
engelleyen yağlı sızdırmazlık sisteminin bir parçası olarak
çok daha yüksek 1000 psig basınçlara pompalamak zorundaydı.
Yağlama
ve sızdırmazlık ile ilgili problemler çok sayıdaydı ve bunların
çoğu duraklama süreçlerine sebepti. Pompalar, fanlar ve diğer
elemanların tümü düzenli bakım gerektiriyordu. Temizlik ve
programlı bakım işleri için yapılan duraklamaların sayısı,
beklenmeyen arızaların sayısına eşitti. Firma tarafından 1970'lerin
başında yürütülen bilimsel çalışmalar, kompresörlerin işlememe
süresinin %80'inin yağlama ve yağlı sızdırmazlık sistemlerinin
problemleriyle ilgili olduğunu gösteriyordu. Sıkıntı ve bakım
masraflarının ötesinde, yüksek sıcaklıktaki bir ortamda parlayıcı
sıvı kullanılmasıyla ortaya çıkan bir risk olarak, her zaman
geçerli bir yağlayıcı yangını tehdidi vardı. Boru hattının
yağlayıcı yangını ile kirlenmesi de ayrı bir sorundu. Bu,
gaz akışını zamanla %5 kadar sınırlayabilir, hat boyunca yeralan
işleme ve ölçüm cihazlarını çalıştırmayacak şekilde kaplayabiliyordu.
1978'de
Nova, yağlayıcı sistemleriyle beraber manifold problemlerine
de çözümler aramaya başladı. Kompresörün yağlı sızdırmazlık
sistemine, mekanik kuru salmastra ile çabucak bir alternatif
bulundu. Mekanik kuru salmastra, pozitif basınçla sıkıştırılmış
gazı kullanarak hem rotor etrafındaki doğalgaz sızıntılarını
durduran hem de salmastranın dönen ve sabit parçalarını bir
diğerinden ayrı tutarak aşınma ve yırtınmayı önleyen orijinal
cihazdı. Firma bunları, gaz kompresörlerine monte etmeye 1980'de
başladı.
Kompresör
salmastrası yağlayıcı sisteminin sadece küçük bir parçası
idi. Hussar'daki pompaların, soğutma fanlarının ve valflerin
karmaşık dizileri, kompresörün yaklaşık iki tonluk şaftını
ve türbinin yaklaşık 1ton'luk rotorunu yağlamak ve soğutmak
üzere yerinde bırakılmıştı.
1982'de
Nova, Fransız üreticisi Societe de Mehanique Magnetique (S2M)
tarafından geliştirilen yeni bir sistem olan Aktif Manyetik
Yataklar'ı keşfetti. Bir prototipinin konstrüksiyonu ve başarılı
işletiminin ardında Nova, 1985'in sonlarına doğru dünyanın
ilk yağlayıcısız kompresörünü Hussar'a uyguladı. Daha sonraki
birkaç sene boyunca firma, geriye kalan 38 istasyonunun çoğundaki
kompresörleri yenilemek için azimli bir program yürüttü.
Bir şaftı havada asılı tutmak bir şey, onu hareket halinde
kontrol etmek çok daha başka bir şeydir. Hussar kompresöründe
bu, 5200 dev/dak ile dönen yaklaşık 1, 5 ton'luk çelik şaftın
kendisinden sadece 0.01inch uzaklıktaki yüzeylerle temas etmesini
önlemek demektir.
Hussar'daki
kompresör revizyonuna reğmen, yağlayıcı sistemi güç türbinine
hizmet vermesi için kaldırılmamıştı. Aslında, oraya da manyetik
yatakların montajına karar verilmişti. Nova mühendisleri için
bu dönüşümün başlıca zorluğu; yatak bobin sargıları ile pozisyon
sensörlerinin de içinde bulunduğu birkaç elektronik elemanın
2300C 'lik ortam çalışma sıcaklığına da yanması gerekliydi.
Nova, bu zorlu şartlar altında çalışabilecek elektriksel ve
diğer elemanları bulabilmek için Virginia, Rodford'da bulunan
Actidyne Magnetic Bearings'in Kuzey Amerika bölgesi lisans
sahibi Magnetic Bearings Inc. ile yakın çalışmalarda bulundu.
Türbin dönüşümlerini yöneten Nova makine mühendisi Warren
Grosdal; bu noktada insanlar sadece yüksek sıcaklık sebebiyle
zaman içinde bir reaksiyon türbinine manyetik yatak teknolojisini
uygulayabileceğimize şüphe ile baktı; diyordu.
Ortamın verdiği zorluğa ilaveten, kompresör dönüşümü sırasında
karşılaşılmayan bir başka sıkıntı da türbinde ortaya çıktı.
Türbin şaftı bir ucunda diğer ucuna çok daha ağırdı. Bu, gazların
jet motorundan gelerek içersinden geçerken genişlediği, şaftın
dönüşünü sağlayan kanatçıklı diskten kaynaklanmaktaydı. Dolayısıyla,
bu uçtaki radyal yataklar ekstra yükü kaldıracak şekilde tasarlanmıştı.
Kanatçıklı disk üzerinde gazların yol açtığı yanal basınç
sebebiyle türbinin rotoru, kompresörünkilere oranla çok daha
büyük eksenel veya basınçlı yataklar ile tespit edilmişti.
Radyal yataklardan dizayn yönünden farklı ama, prensipte aynı
olmak üzere manyetik yataklar, jet etkisinin oluşturulduğu
yanal kuvvete manyetik olarak karşı koymaktadırlar.
Yangın
riskini azaltmanın, enerjiye açık kompresör istasyonlarından
ve yağlayıcı sistemin bakım kabusundan kurtulmanın yanında
manyetik yataklar, neredeyse tüm mekanik titreşimi de yok
ederler. Ne kadar iyi tasarlanmış ve imal edilmiş olursa olsun,
dönen parçaya sahip her makine titreşimden kolaylıkla görmeye
açıktır. Mesela, şafttaki çok küçük hatalar yüksek hızlardaki
balanssızlığın başlıca kaynağı haline gelebilir. Rotor ve
stator kanatçıklarındaki aerodinamik kuvvetler de titreşime
yol açabilir. Mesela, Grasdal'a göre, 5000 dev/dak ile dönen
6 inch boyundaki şaft üzerinde bulunan 28 gr. ağırlığındaki
malzeme, 60 kg'lık bir balanssızlık kuvveti üretecektir. Aşınma
ve yırtılma titreşime sebep olacak şekilde değiştirecektir.
İş,
elektrik cihazları sektörüne geldiğinde manyetik yataklar
gerçekleştirmeyi bekleyen bir teknolojik gelişme olarak karşımıza
çıkmaktadır. Döner elemanlı makinelerin birçok türünde gelecek
vaat etmesine rağmen bu teknoloji, on seneyi aşkın zaman önce
Kuzey Amerika piyasasına girişinden beri orada sınırlı bir
uygulama alanı bulmuştur. Ontario' daki Hydra Şirketi'nden,
manyetik yataklar hakkında araştırmalar yapmış olan Tribolist
Ken Brown manyetik yatakların; işletme maliyetlerinin düşürülmesi,
kritik hızlarının kontrolü ve yangın riskinin azaltılması
konusundaki potansiyelin yüksek olduğunu söylemiştir. Özellikle
nükleer sektöründeki sermaye yatırımlarının düşmesinin, pompa
ve diğer büyük ekipmanların üreticilerine para harcayarak
ürünlerini tekrar dizayn etmek konusunda ancak cuz' i bir
cesaret verildiğini de eklemiştir. Tüm bunlara ilave olarak
prototipleri, üretimi ve bahsine gerek bile duyulamayacak
riskli piyasayı da düşünürsek, teknoloji üreticilere neredeyse
itici gelmeye başlamaktadır.
Birşeyler
yapmak için harekete geçme konusunda görevin büyük kısmı bu
orijinal ekipman üreticilerine düşmektedir. Çünkü teknoloji,
bu firmaların yeni ürünleri sayesinde, eskileri modernleştirme
çalışmalarının sağlandığından daha fazla ekonomi sağlamaktadır.
Eğer manyetik yatakları üreten kuruluşlar S2M, Magnetic Bearings
Inc. ve bir avuç şirket maliyetlerini azaltabilirse işler
daha iyiye gidebilir. Virgina Üniversite'si araştırma profesörlerinden,
manyetik yataklar konusunda uzman olan Robert Humpris'e göre,
bir zamanlar S2M tarafından başı çekilen bir rekabetin doğuşu
hem daha düşük fiyatlar hem de daha fazla uygulama alanına
sahip geniş bir ürün yelpazesi getirebilirdi.
Yoğunlaşan
çalışmalar çerçevesinde manyetik yatakların bugün geldiği
konumuna baktığımızda, alışıldık yatakların yerini alacak
gibi gözüküyor. Her nekadar tasarım aşamasında çok yoğun bir
çalışma gerektiriyor ise de, yeni yapılan çalışmalar çerçevesinde
sorunların büyük bir kısmı çözülerek kullanılma alanları genişletilmiştir.
1.2.
Genel Olarak
Manyetik
yataklar, diğer yatak sistemlerinden ayrı olarak yatak içine
aldıkları şaftı havada asılı tutarlar. Mekaniksel etkilere
maruz kalmadıklarından her türlü alanlarda rahatlıkla kullanılmaya
açık olan bu sistemlere, elektrik ve mekanik mühendisliğin
birleşimi olarak bakılmaktadır. Yataklarda kullanılan malzeme
ve denge sistemleri için yapılan analizler mekanik mühendisliği,
yatağı kontrol altında tutan ve çalışmasını her durumda denetleyen
kontrol sistemlerinin tasarımını da elektrik mühendisliğinin
ilgi alanını oluşturmaktadır. Genellikle elektrik motorlarına
benzer bir çalışma şekline sahiptir.
Elektronik
motorlardaki stator ve rotorlar çoğu zaman bundan daha yüksek
toleranslarda hassas dizayn ve düzgün bakımla mesafelerini
korurlar. Fakat serbest hareket eden, yataklanmamış bir rotor
için bu doğru değildir. Manyetik yataklar bu hava boşluğunu,
şaft etrafındaki statoru oluşturan dört adet çeyrek mıknatısa
verilen akım üzerindeki gelişmiş elektronik kontrol yardımıyla
sağlanır. Dört mıknatıstan sadece üsteki ikisi şaftı çekmek
suretiyle kaldırırlar. Fakat, mıknatısların hepsi de şaft
pozisyonunu ayarlamakta, onu konvansiyonel yataklara temas
etmekten inch'in bir kesiri kadar uzak tutmakta rol oynarlar.
Bu konvansiyonel yataklar gücün kapatılması veya arıza durumunda
kullanılır. Yatak içi denge durumunu kontrol altına almak
için de sensörler kullanılmaktadır.
Sensörler
aradaki hava boşluğunu gözler ve elektronik kontrollere sinyal
gönderir. Bu sinyaller daha sonra, şaft bu noktadan kayarsa
elektronik kontroller, şaftı manyetik yöntemle pozisyona geri
getirmek için stator çeyrek mıknatıslarından birine veya daha
fazlasına akım göndermek amacıyla güç amplifikatörlerine kumanda
edeceklerdir.
Manyetik
yataklar rijit şekilde monte edilmezler. Ağırlık dağılımlarının
yönlendirilmesine uygun olarak serbestçe dönerler. Geometrik
eksenleri yerine eylemsizlik eksenleri, etrafında döndükleri
eksendir. Sonuç; kendiliğinden sağlanan balanstır. Buna ek
olarak, şaft üzerine etkileyen tüm aerodinamik kuvvetler stator
mıknatısları aracılığıyla karşı kuvvet üretilerek ortadan
kaldırılabilir. Yataklara giden maksimum akım 50 amper'dir.
Hem 3700 pound' luk kompresör şaftını hem de 2400 pound'luk
türbin şaftını kaldırmak için radyal manyetik yatağın üst
kısmında yeralan iki adet çeyrek mıknatısın her birine 25
Amper yeterlidir. Tıpkı bir elektrik motoru gibi bobin sargılarının
sayısı, tellerin boyutu ve sargı katlarının büyüklüğü manyetik
yataklarda oluşturulan elektromanyetik kuvveti belirler.
Bu yataklar üzerine yapılan her çalışma, yatakların daha da
ön planda tutulmasını sağlamaktadır.
1.3.
Yeni Çalışmalar
Yıl
1999 - 2000, manyetik yataklar konusunda yapılan araştırmalar
gitgide artmaya başladı. İlk olarak International Magnetic
Bearing Center ismi altında bütün manyetik yatak üreticileri
ve araştırma yapan üniversiteler toplanarak ileriye dönük
atılımlar yapıldı. Günümüzde bu konu hakkında araştırma yapan
üniversiteler arasında Virginia University, MIT University,
Control Systems Laboratory, Department of Electrical Engineering,
Auburn University ve Maryland Üniversity sayabiliriz. Virginia
Üniversitesi manyetik yatakların gelişmesi ve yangınlaşması
alanında birçok soruya ışık tutmuştur. Bu üniversiteler birçok
kuruluşlarla işbirliği yapmakta olduğu da gözden kaçmamaktadır.
Buna, NASA - AVCON işbirliği ile yapılan çalışma ve denemeler
çalışmalara örnek gösterilebilir. NASA'nın özellikle turbo-pompa
özellikli gaz türbinlerinde yaptığı çalışmalarda istediği
başarıya ulaştığı söylenebilir. Marshall Uzay Havacılık Merkezi'nde
uyduların uçuş-tekerlerine enerji aktarımı için kullanacak
olan manyetik yataklar ve bu alanda yapılan çalışmalar başarıyla
yürütülmüştür. Günümüzde manyetik yatakların uygulama alanları
yapılan çalışmalarla birlikte geliştirilmeye başlanmış, özellikle
Almanya'da yapılan hızlı tren çalışmalarında yataklar başarıyla
kullanılarak trene yaklaşık 320km/h hız kazandırılmıştır.
Yapılan çalışmalar, bu yatak teknolojisini her geçen gün daha
da geliştirmektedir.
Başa
dön
2 - MANYETİK YATAK ve ELEMANLARI
2.1.
Manyetik Yatak Nedir?
Manyetik
yatak, şaft ve ekseni etrafında boşlukta asılı kalarak serbest
bir şekilde dönen bir yatak sistemidir (Şekil 2.1).
Hiçbir şekilde mekaniksel sürtünme ve yağlamaya maruz kalmadıklarından
dolayı, sessiz çalışma temizlik gibi birçok avantajlara sahiptirler.
Manyetik yatak şaftı tam olarak, başka bir ana tahrik kaynağı
tarafından çevrilmek üzere havada tutar. Asılı kaldığı ve
sürtünmesiz olduğundan devir potansiyeli baş döndürücüdür.

Şekil 2.1. Tasarım Halindeki Manyetik Yatak
Manyetik
yataklarının etkisi, bir bilim kurgu yazarının hayal gücünün
ürünü gibi görünebilirse de, temel fikir çok basittir. Bir
jeneratör, kompresör veya başka makinenin şaftı üzerine, farklı
konumlarda olacak şekilde ferromanyetik malzemeden iki tane
bilezik sıkı geçme olarak bağlanır ve bunların etrafına sabit
mıknatıslar yerleştirilir; şaft bir elektromanyetik alan içinde
havada asılı kalır (Şekil 2.2). Bunun tersi de sabit bir mili
çevreleyen döner tambur mümkün olup, daha nadir rastlanır.
Her durumda mıknatıslar stator ve rotor bir asenkron indüksiyon
motoru gibi çalışır. Sadece, dönmek yerine havada asılı kalırlar.

Şekil 2.2. Manyetik Yatak (Virginia Üniversitesi Laboratuarı)
2.2.
Manyetik Yatak Elemanları
Bu
bölümde manyetik yatak elemanlarıyla ilgili kısa tanımlamaları
verilecektir. Yatak içinde veya dışındaki görevleri 3. Bölüm'
de daha kapsamlı işlenecektir.
2.2.1.
Rotor
Manyetik
bir alanın meydana getirilmesinde ferromanyetik bir rotora
ihtiyaç duyulmaktadır. Rotor, küme halinde ince tabakalı bileziklerden
oluşur (Şekil 2.3).

Şekil 2.3. Rotor
2.2.2.
Stator
Rotorun
etrafında manyetik akımın iletildiği 4 adet mıknatıstan oluşur
(Şekil 2.4).

Şekil 2.4. Stator ve Manyetik Akımın Oluşması
Stator,
rotorun etrafında 4 adet mıknatıstan oluşmaktadır. Bobinlerin
yardımıyla manyetik kuvvete ulaşan stator, şaftı dengede tutmak
için bu kuvvetleri kullanmaktadır. Statorların malzemesi genellikle
yüksek sıcaklıklara dayanabilen, mıknatıslanabilir özelliğe
sahip kobalt alaşımlı çelikten seçilmektedir (Şekil 2.5).

Şekil 2.5. Stator Kümesi
2.2.3.
Bobinler
Her
bir kutubun etrafına çevrilmişlerdir. Bu sebepten manyetik
yatak içersinde 4 çeyreğe bölünmüştür. Dikeye 45 derecelik
bir açı yaparlar. Elektromanyetik kuvvetin oluşturulmasında
kullanılmak üzere belli bir sarım sayısına sahiptirler. Her
nekadar bir elektrik motorunda bobinlerin sahip oldukları
sarım sayıları motorun gücüne etki ediyorsa, manyetik yataklarda
da aynı mantık söz konusudur. Şekil 2.6'da bir manyetik yatak
içersinde bobinlerin durumu görmekteyiz.

Şekil 2.6. Bobinler
2.2.4.
Kontrolör - Radyal Yataklar
Tipik
bir sistemin oluşumu, bir itici yatak ve iki radyal yataktan
oluşmaktadır (Şekil 2.7). Stator ve sisteminin monte edilmesi
ile, saftın üzerine ayarlanmış ferromanyetik rotorun oluşturduğu
aerodinamik kuvvetler ortadan kaldırılabilmektedir. Radyal
yataklara benzer bir tasarımı olması sebebiyle bir diğer adı
da radyal hareketlendirici olarak tanımlanmaktadır. Hareketlendiricinin
görevi şaftın dönme esnasında belli bir mesafede seyretmesi
için aradaki mesafenin korunmasında itici görevi görmektedir.
Genel olarak manyetik yataklarda bu mesafe 0.254 mm' dir (Şekil
2.6).

Şekil 2.7. Radyal Yatak Kontrolü ve Tasarımı
2.2.5.
Kontrolör - İtici Yataklar
Endüstriyel
sistemlerde, eksenel ya da itici yatak iki adet statoru kapsamaktadır.
Aralarından bir tanesi rotor disktir. Statorlar som çelikten
yapılarak gene aynı malzemeden yapılan takozlarla desteklenirler.
Bu statorlar ve radyal olukların aralarına takoz olarak yerleştirilmiş
olan ince tabakalı elemanlar, yatağın tepkisin düzeltilmesi
için kullanılmaktadır (Şekil 2.8). İtici statorlar yüzeyleri
bobinlerle doldurulmuş bir yada iki dairesel oluklu mekanizmaya
sahiptir (Şekil 2.9)

Şekil 2.8. İtici Yatak Kontrolü ve Tasarımı
|

Şekil 2.9. Bobinlerle Desteklenmiş İtici Yatak
|
2.2.6.
Kontrol Sistemleri
Manyetik
yatağın kontrol edilmesi, şaft pozisyonunun geri besleme bilgisi,
kontrol sisteminin müsaade ettiği miktar kadar olmaktadır.
Sistemin güvenli olarak işlemine devam etmesi açısından güvenlik
merkezi olarak adlandırılabilir . Kontrolün geri iletilmesi
ile şaft bir defa döndürülerek dengeye alınması sağlanır.
Bu durum saftın durağan pozisyonda tutulması için gereklidir.
Örnek adlandırma (ilk adlandırma) şaftın merkez pozisyonunun
üzerinde olduğu ve artış sağlanıp merkez pozisyonunun altına
indirilmesi yatağın üzerine indirilerek yapılır. Genelde üç
ana elemandan oluşmaktadırlar. Bunlar ;
2.2.6.1
Sensörler (Algılayıcılar)
Sensörler
şaft hakkındaki bilginin iletilmesinde (alınmasında) ve elektrik
voltajının uygun düzeyde tutulmasında kontrol görevi yapmaktadırlar.
Normalde saftın hazır konuma geçmesi sensörlerin yardımı ile
olmaktadır. Sensörler hüküm barındırmayan voltajla yüklenirler
(yalıtkandırlar). Sensörler şaftın aldığı pozisyon durumuna
göre negatif ve pozitif voltaj üretimi yapmaktadırlar. Mesela,
şaft dönme hareketine gerçekleştirmeye başladığında merkezinden
yukarı doğru bir kaçıklık yaparsa pozitif voltaj üretimi,
alta doğru bir kaçıklıkta ise negatif voltaj üretimi söz konusudur.
Sonuçta şaft her durumda denge konumunda tutulur.
2.2.6.2
Kontrolör
Sensorlerin
bulunduğu konum itibari ile algılayıcılardan gelen voltaj
sinyallerine cevap veren bir işlemcidir (Şekil 2.10). Bu tür
bilgilere sahip işlemci amplifikatörlerin ihtiyacı oranında
işlem yapar .

Şekil 2.10. Kontrol Ünitesi ve Stator Örneği
Kontrolör
kendi içersinde üç gruba ayrılmaktadır. Bunlar ;
1.
A / D ve D / A Sayısal İşlemciler
Bu çeviriciler sistemden çıkan anolog (tek çıkışlı) sinyallerini
dijitale çeviren sayısal dönüştürücü (A / D) ve sisteme
giren dijital sinyalleri de analoğa çeviren diğer sayısal
dönüştürücü, (D / A) kontrolör elemanlarıdır. Bunlar PWM
devresiyle bir bütün halinde çalışırlar. Tamamiyle birbirlerini
tamamlayarak çalışmalarını sürdürürler (Tablo 2.1). Çeviricilerin
belli bir sıra halinde işlemlerini gerçekleştirmesi CPU
(işlemci) tarafından sağlanmaktadır. Yataktan çıkan sinyaller
anolog olarak CPU' ya ulaşır. Daha sonra yatağa doğru ilerleyen
sinyaller D / A çeviricisi tarafından tekrar dijitale çevrilerek
yatağın gelen sinyalleri dijital (çift çıkışlı) olarak alması
sağlanır.

Tablo 2.1. CPU' da Operasyon Seyri
2.
Değiştirici (PWM) Jeneratör
Çeviricilerden
çıkan sinyaller doğrultusunda, gerçek ve güncel olan sistem
arasındaki hata PWM sinyali olarak tanımlanarak amplifikatöre
gönderilir. Bu gönderilen bilgi genişliğine göre eğilim
gösteren frekans değiştirici (PWM) bobinlere gönderilerek
PWM dalgası oluşturulur 1998 yılında NASA, Maryland Üniversitesi
ile birlikte yaptığı lâboratuar çalışmaları ile değiştirici
jeneratörün üzerinde birçok çalışma yapmıştır (Şekil 2.11).

Şekil 2.11. Değiştirici Jeneratör
3.
Anti - Alizenik Filtreler
Algılayıcılardan
alınan gerilim doğruca anti-alizanik filtrelerden geçirilerek
bu sayede sinyallerde oluşan yüksek gerilimler atılır. Yüksek
gerilimler ses dalgası oluşturmakta ve bu ses dalgası şaftın
hatalı bir konumda durmasına sebebiyet verebilmektedir.
Ek olarak kontroller, bu sinyali periyodik olarak ürettiği
için, kontrolör içine yüksek frekans bilgilerinin bazısı
düşük, hatalı frekans olarak alınabilmektedir. Bu durum
üzerine katlama, bükülme olarak tanımlanmaktadır .
2.2.6.3
Amplifikatörler
Her
yatak, bobinlerinin ve rotor boyunca herbir eksen pozisyonunun
hatasız olarak sağlanması ve çekici kuvvetlerin meydana getirilmesi
için birkaç amplifikatöre sahiptir. Temel olarak amplifikatörlerin
voltaj anahtarları vardır. Bunların yüksek frekanslarda açılıp
kapatılması ve komuta edilmesi kontroller tarafından sağlanmaktadır.
Şekil 2.12' de Yatağın belli başlı elemanları görülmektedir:

Şekil 2.12. Radyal, İtici yatak, Rotor ve Stator
2.2.7
Düşürücü - Düşük Geçiş Filtresi
Düşürücünün
kullanımı ile yüksek frekansın meydana getirebileceği zararlı
etkilerin önüne geçilebilmektedir. Bu filtrelerdeki frekans
değeri genel olarak sistemin kritik frekans değerinin üzerine
ayarlanmıştır . Düşürücünün yüksek frekans esnasında karşıladığı
yükselme; ki faz her ne kadar kontrol ünitesi tarafından isteksiz
olarak azaltılma aşamasına girse de sistem otomatik olarak
kendini durdurmaktadır. Sonuçta düşürücünün yeri kritik bir
noktada tayin edilmelidir.
2.3.
Kutup ve Sıfırlamaların Eklenmesi
Kutup
ve sıfırlayıcılar kontroller üzerine eklenilerek, frekansın
yükselmesi esnasında gerekli uyarıcı önlemlerin alınması ve
sistemin kendini kapatması (roll off) için gereklidir. Bunlar
her 10 yılda bir olmak üzere faz değerleri 90°' ye düşürülmektedir
.
2.4.
Dar Kanal Filtreleri
Rotorun
dengesinin sağlanması için eklenen ve rotorun üst kısmında
kanal halinde çentik şeklini almış oluklardır. Çentiğin ortasında
düşük bir ilerleme söz konusudur. (Sistemi kontrol etme durumunda
çentiklere doğru bir alternatif akım uygulanmaktadır). Bu
durum şaftın yüksek konumuna ulaşmasını engellemek için kullanılır.
Faz yükselmesinde çentik pozitiftir. Bu durum uygun davranışın
durdurulması için indirgenir. Şaftın dönüşünün durdurulması
için doğrusal akım uygulanarak akımın çentiklere çarpması
sağlanır. Bu durum aynı dönen bir bisiklet tekerine çomak
sokarak durdurmak gibidir. Kanalların merkezi ses çıkaran
frekans üzerine ya da sadece altına konumlandırılmaktadır.
Bu şaftın hareketi frekansın meydana getirdiği ses boyutu
ile ya da yükselmenin azaltılması ile önlenebilmektedir.
2.5.
Yatak İçinde Manyetik Alanın Oluşması
Yatak
içersinde manyetik alan oluşması Şekil 2.13'de gösterilmiştir.
Burada meydana gelen manyetik alan birbirine zıt yöndedir.
Şaft, yatak içersine ilk etapta yapılan testler sonucunda
denge konumuna havada asılı olarak alınır. Burada bahsettiğimiz
uzun süren test aşamalarıdır. Testlerden sonra yatak içinde
askıya alınan şaft, bir dahaki revizyon dönemine (yaklaşık
4.4 yıl) kadar açılmamak üzere kapatılır .

Şekil 2.13. Bobin
Kutupları; Yatakta Oluşan Manyetik Alan
Ortada
bulunan her iki halka bobinleri göstermektedir. Yukarıdaki
bobinden oluşan manyetik akım, karşısındaki diğer bir bobinden
oluşan manyetik akım ile ters yöndedir. Oluşan bu akım alternatif
akımdır. Sistemin ani bir durumda durdurulması için doğru
akıma dönüşen akım, rotorun üzerinde bulunan kanallara çarparak
şaftın durmasını sağlamaktadır (Aynı hareket halindeki bisikletin
tekerine çomak sokup durdurulması gibi).
Başa
dön
3
- MANYETİK YATAKLAR NASIL ÇALIŞIR?
3.1.
Genel Anlamda
Genel
anlamda manyetik yatakların uygulanması ferromanyetik çekim
özelliğine sahip elektromanyetik esaslara dayanmaktadır. Gerek
elektromanyetik stator yatak içersinde, gerekse manyetik alanın
meydana getirilmesinde bir ferromanyetik rotor geliştirilmektedir.
Doğal eğilim gösterebilen statorlardan, iyi bir çekim gücüne
sahip rotora kadar her ikisi arasında iletişim kurulması kontrolün
amacı içersindedir. Kontrol, manyetik alanın ayarlanmasında
ve rotorun hazır konumda tutulmasında gereksinim duyulmaktadır.
Kontrol sistemlerinin en yaygın kullanımı, şaftın dönüşünü
kontrol altında tutmaktır. Manyetik alanın amplifikatörlere
doğru aktarılması, ayarlanması ve bunun için gereken bilgilerin
tam olarak sağlanması için kontrol sistemlerine ihtiyaç duyulmaktadır.
Bu sebeplerden dolayı rotorun hazır konumda tutulması, şaftın
ve olası değişimleri kontrol altına alınması sağlanabilmektedir.
Bir aktif manyetik yatak sisteminde elektromanyetik yatak
alanın oluşması, sensörlerin (algılayıcılar) pozisyonu, kontrol
sistemi ve amplifikatörler Şekil 3.1'de görüldüğü gibi gösterilmiş,
yatak hareketlendiricileri ve sensörler makinenin içine yerleştirilmiştir.
Kontrol sistemi ve sensörler, genel olarak küçük bir dereceye
kadar yerleştiriebilirler.

Şekil 3.1. Aktif Olarak Çalışan Manyetik Yatak Sistemi
3.2. Eksenlerin Yöneltilmesi
Konvensiyonel
olarak resimlenen aşağıdaki diyagramda (Şekil 3.2). 5 eksenli
manyetik yataklarda eksenlerinin kullanılması gösterilmiştir.

Şekil
3 .2. Manyetik Yataklarda Eksen Tanımlamaları
3.3. Hareketlendirici - Radyal Yataklar ve Yataktaki Görevleri
Tipik
bir sistemin oluşumu bir itici yatak ve iki radyal yatakta
gerçekleşmektedir. Bu stator ve sistemi monte edilen manyetik
yatak şaftın üzerine ayarlanmış ferromanyetik rotorun oluşturduğu
aerodinamik kuvvetler, bu stator mıknatıslar sayesinde ortadan
kaldırılabilmektedir. Rotor, saftın üzerine bir tabaka halinde
monte edilmiş küme şeklinde bulunan bileziklerin bir bütün
halidir. Bu bilezikler çok ince tabakalar halindedir. Yatak
içersinde girdap dolayısıyla oluşan kayıpların azaltılmasını
ve yatağın her durumdaki tepkisinin düzeltilmesini sağlamak
için bu bilezikler ince olarak tasarlanırlar. Stator dört
adet mıknatıs parçasından oluşmaktadır. Stator ince tabakalar
halinde kutupları birbirini karşılayacak şekilde iç çapları
üzerine yığın halinde yapılmaktadır (Şekil 2.5). Bobinler
herbir kutubun etrafına çevrilmiştir. Bu sebepten dolayı manyetik
yatak içersinde stator 4 çeyreğe bölünmüştür. Her çeyrekte
bobinler çevirdiği bölge içersinde işlevlerini seri bir şekilde
yerine getirmektedirler. Bu her çeyrekteki işlev bir elektro
manyet olarak ortaya çıkmaktadır. Makinelerde tipik olarak
bu bölüntüler, yatağa göre 45° açı yaparlar. Her bölüntünün
karşıtı bir eksen oluşturur ve bununla birlikte her radyal
yatak en az iki eksenli olarak tanımlanabilir.
3.4.
Kontroller - İtici Yataklar ve Yataktaki Görevleri
Endüstriyel
makine sistemlerinde, eksenel ya da itici yatak iki adet statoru
kapsamaktadır. Statorlar som çelikten yapılarak gene aynı
malzemeden yapılan takozlarla desteklenirler. Statorlar, radyal
oluklar aralarına takoz olarak yerleştirilmiş olan ince tabakalı
elemanlar olarak adlandırılırlar ve yatağın tepkisin düzeltilmesi
için kullanılırlar. İtici statorlar yüzeyleri bobinlerle doldurulmuş
bir yada iki dairesel oluklu mekanizmaya sahiptir. Rotorun
her bir kenarına monte edilen bu statorlarla itici yataktaki
eksenel kuvvetler (aerodinamik kuvvetler) her iki yönde önlenebilmektedir.
Saftın pozisyonunun tespit edilmesi, sensörlerin aldığı pozisyonuna
göre bu sinyallerin iletilmesinde kontrol sistemi kullanılmaktadır.
Şaftın yerinden oynaması gibi pozisyonlarda hataların tespit
edilip, bunu düzeltmeye yönelik sinyaller yardımı ile hata
durumunu tanımlanması ve işlemlerin gerçekleştirilmesi sağlanabilmektedir.
İlk sinyal yatağın güncel o anki durumunun belirtildiği sinyallerdir.
Bunlar yatağın kontrolü için gereklidir (Şekil 3.1).
3.5. Kontrol Sistemleri Nedir? İşlevleri Nelerdir?
Manyetik
yatağın kontrol edilmesi, saft pozisyonunun geri iletilmesi
bilgisi, kontrol sisteminin müsaade ettiği miktar kadar olmaktadır.
Kontrolün geri iletilmesi kapalı konumda şaftın bir dönüşü
ile ifade edilmekte ve şaftın durağan pozisyonda tutulması
için bu işlemler seri olarak tekrarlanır. Örnek adlandırma
(ilk adlandırma), şaft merkez pozisyonunun üzerinde olduğu
anda sinyal artışı sağlanıp merkez pozisyonuna getirilmesi
ile dengeye alınması ile gerçekleştirilmektedir. Normalde,
manyetik yatak kontrolü sinyallerin giriş ve çıkış (SISO Single
Input - Single Output) davranışlarına göre sağlanmaktadır.
Bu geçerli olan kontrol, uygun eksen değiştirilmesi ile bir
algılayıcının sebep olmasıyla ortaya çıkan güncel bir bilgidir.
Kontrol sisteminin unsurlarının kapsamı düşünüldüğünde bir
pozisyonlu sensor ve buna eşlik eden elektronik devreler,
kontroller ve amplifikatör gelmektedir (Şekil 3.3).

Şekil 3.3. İdeal Kontrol Sistemi
3.5.1. Sensorler (Algılayıcılar)
Sensörler,
saft hakkındaki bilginin kontrol sistemine iletilmesinde ve
elektrik voltajının uygun düzeyde tutulmasında bir nevi kontrol
görevi görmektedirler. Normalde saftın hazır konuma geçmesinde,
sensorlerin ayarı ile mevcuttur. Sensorler hüküm barındırmayan
voltajla yüklenirler (yalıtkandırlar).
3.5.2.
Kontrolör
Sensorlerin
bulunduğu konum itibari ile algılayıcılardan gelen voltaj
sinyallerine cevap veren bir işlemcidir. Bu tür bilgilere
sahip işlemci amplifikatörlerin ihtiyacı oranında işlem yapar.
Kontroller genel olarak, genişliğe göre eğim gösteren değiştirici
(PWM) jeneratör (Şekil 2.11), dijital sinyal işlemcisi, analogtan
dijitale çeviren çeviriciler ve anti - alizenik filtrelerden
oluşmaktadır. Algılayıcılardan alınan gerilim doğruca anti-alizanik
filtrelerden geçirilerek bu sayede sinyallerde oluşan yüksek
gerilimler atılır. Yüksek gerilimler ses dalgası oluşturmakta
ve bu ses dalgası şaftın hatalı bir konumda durmasını sebebiyet
verebilmektedir. Ek olarak kontrolör, bu sinyali periyodik
olarak örnek teşkil etmesi amacıyla yayınladığı için, yüksek
frekans bilgilerinin bazısı düşük, hatalı frekans olarak kontrolör
içine alınabilmektedir. Bunun için diğer adıyla bilgi danışmanı
olarak bilinen kontrolör tarafından cevaplanmaktadır. Yüksek
frekansın uzaklaştırılmasından sonra anologtan dijitale çeviren
sayısal dönüştürücü (A / D) tarafından pozisyon sinyali, örnek
olarak gönderilmeye başlanır. Belki bir forma sahip voltaj
sinyalleri, dijital sinyal işlemcisi tarafından işlemi gerçekleştirilebilir.
Bu üretim sonunda şaftın hatalı olan pozisyonunun düzeltilmesi
için gerekli, orantılı bir çıkış yapılarak işlem gerçekleştirilmektedir.
Bu işlemler gerçek yatak hareketleyicisine benzetilmekte olup,
bu iletileri sezinlese dahi filtrelenir ve A / D sayısal dönüştürücüsü
tarafından örnek olarak yayınlanır. Bu gerçek ve güncel olan
sistem arasındaki hata PWM sinyali olarak tanımlanarak amplifikatöre
gönderilir. Bu gönderilen bilgi genşliğine göre eğilim gösteren
frekans değiştirici (PWM) bobinlere gönderilerek PWM dalgası
oluşturulur, buradan da bu dalgalar amplifikatörlere gönderilir.
Bu yapılan güncel istek doğrultusunda yapılacak olan kontrol
dağıtımı şafta aldırılan sonraki pozisyondan önce, daha iyi
olmalıdır. Bu sinyal gönderimi ile yapılan kontrol dağıtım
işlemi 10kHz hızında gerçekleşmektedir.
3.5.3.
Amplifikatörler
Her
yatak, bobinlerinin ve rotor boyunca herbir eksen pozisyonun
hatasız olarak sağlanması, çekici kuvvetlerin meydana getirilmesi
için birkaç amplifikatöre sahiptir. Temel olarak amplifikatörler
voltaj anahtarlarından oluşur. Bunların yüksek frekanslarda
açılıp kapatılması ve komut edilmesi kontrolör tarafından
sağlanmaktadır.
3.7.
Rotor Dinamikleri
Makine
operasyonlarından geçirilen bir manyetik yatak sisteminin
gösterdiği performans ile sensörlerin yerinin tayin edilmesi
gibi etki eden faktörlerin en iyi şekilde ifade etme, rotor
sisteminin incelenmesine olanak sağlamaktadır. Yapılan yeni
incelemeler; 'Bu sistemden nasıl daha verim alabiliriz?',
'En iyi faydayı nasıl sağlarız?' gibi sorulara yanıt vermektedir.
Yapılan bu araştırma sonuçları hoşnut edici olmaya başladığında,
manyetik yatak ve kontrol sistemlerinin etkileri tanıtılarak
daha detaylı analiz sonuçları alınmaya başlanmıştır. Bu test
sonuçları ve daha kalıcı bilgilerin ortaya çıkartılması art
arda yapılan testler sayesinde rotor hakkında sonuçlar bulunabilmektedir.
3.8.
Yardımcı İniş Sistemi
Sonuçta şöyle bir kanıya varabiliriz 'Manyetik yatakta güç
kaybı var ise bu kayıp ne oluyor?' Kutuplar, manyetik yatak
statorları üzerine rotorun dışına kadar kaplanıp, makine yüzeyine
dikkatli bir biçimde işlenmektedirler. Usulde, yataklarda
ki bu yüzeylerde güç kaybının korunması yardımcı iniş sistemi
ile bağlanmaktadır. Her konvensiyonel kaymalı yataklarda,
ya da pasif inişli plakalarda tipik olarak bu kullanımlar
mevcuttur. Hareket elemanına emniyet mesafesi bırakılması
½ gibi bir orandır. Sonuçta şöyle bir kanıya varmamız mümkündür;
dönüş esnasında güç kayıpları yardımcı bir sistem tarafından
tutulmaktadır. Bu sebepten dolayı yataklar bazen destekleyici,
tutucu ya da duran yataklar olarak da adlandırılmaktadır.
Başa
dön
6
- MANYETİK YATAKLARIN AVATAJLARI ve DEZAVANTAJLARI
6.1.
Manyetik Yatakların Avantajları
1.
Manyetik yataklarda şaft, yatak içinde bağımsız olarak havada
asılı kaldığından dönme esnasında sadece hava ile teması söz
konusudur. Bu yüzden mekaniksel sürtünmeye maruz kalmaz .
2. Manyetik yataklar temiz bir çevre için kullanımında herhangi
bir ters unsur içermemektedir. Yağlama sistemlerinin olmayışı,
yağın ısınmasından meydana gelen yağ buharlarının da oluşmaması,
buna bağlı olarak da havaya ve yatağın kendisi için kirlilik
oluşturmaz . Bu sebeplerden dolayı bakım gerektirmez.
3. Yüksek hızlara kısa bir sürede ulaşabilirler ve bu hızlarda
verimli olarak çalışırlar. Oldukça yüksek rotor hızına sahiptirler.
Şaft yatağının boyutları da çok büyük ölçülerde olduğu gibi,
çok küçük ölçülerde de yapılabilmektedir.
4. Sürtünmeden dolayı meydana gelen kayıplar normal konvensiyonel
yataklara nazaran 5 - 20 kat daha az olması sebebiyle yapılan
parasal sarfiyatlar oldukça azdır. Fazla bakım istemez. Mesela
kullanılan sensörlerin her 10 yıl da bir bakımı yapılır.
5. Mekanik sürtünmenin olmayışı bir açıdan yapılan bakım harcamalarının
olmayışı anlamına gelmektedir.
6. Boyut bakımından her türlü büyüklüklerde üretilebilmektedir.
Üretilen yatak ağırlıkları, 1gr. - 45400gr. arasında değişebilmektedir.
Tasarlanan şaft yatağı, (minumum 75 psi (50 kPa)) yüksek kuvvetleri
kaldırabilecek düzeydedir.
7. Yatak kontrol sistemleri, manyetik yatağın yüksek hızda
yapacağı balanssızlığı otomatik olarak ayarlar ve tehlikeli
durumlarda yine otomatik olarak durdurur. Bu nedenle tehlike
arz edecek her durum kontrol altına alınmıştır.
8. Titreşim yok denecek kadar azdır. Bu yüzden sessiz çalışırlar
.
9. Manyetik yatak ile motorun boş çalışma güç kayıplarında
%15 lik bir azalma görülmektedir.
6.2. Manyetik Yatakların Dezavantajları
Diğer
yataklarla karşılaştırma yapıldığında manyetik yatakların
dezavantajları oldukça azdır. Bu dezavantajlar da manyetik
yatakla birlikte kullanılan devrelerin karmaşıklığından ileri
gelmektedir. Bunlar;
1.
Kullanıldığı sistemler itibari ile oldukça yüksek maliyetlere
sahiptirler.
2. Normal yataklarla karşılaştırıldığında, daha karmaşık bir
yapıya sahiptirler.
3. Şaftın ilk konumda dengeye alınması oldukça zahmetli ve
uzun süren bir süreç gerektirir.
4. Manyetik yatağın üretimine geçilmeden önce protopinin geliştirilmesi
için normal üretimine harcanan süre kadar bir süreye ihtiyaç
vardır.
Başa
dön
7 - UYGULAMA ALANLARI ve YENİ YATIRIMLAR
7.1.
Uygulama Alanları
7.1.1.
Tıp
Manyetik
yatak tasarımlarını tıp alanında kalp üzerinde yapılan çalışmalarda
görmekteyiz. Bu alanlarda da, suni kalplerde yaygın olarak
bilinen sol - karıncığa ait yardımcı devre (LVAD) için tasarımları
yapılmaktadır. Bu uygulamada manyetik yataklar yüksek emniyete
sahiptir. Tasarlanan pompa geometrisinin biyolojik olarak
insan vücuduyla uyum içersinde olması, manyetik yatağın bu
alanda kullanımını arttırmıştır.
7.1.2.
Endüstri - Sanayi
Manyetik
yataklar, yüksek devirli makinelerda kullanışlı bir alana
sahiptir. Manyetik kuvvetlerin tasarımı olarak bilinen bu
yatak sistemleri, yüzeysel kesiciler ve un ve su değirmenlerinin
dönen sistemlerinde uygulanabilmektedir. Diğer uygulamalar
olarak da turbo - makine sistemleri ve yüksek hız motor yataklarında
(gaz kompresörleri) yaygın olarak kullanılmaktadır.
7.1.3.
Ulaşım - Taşıma
Manyetik
yataklar, Almanya Messerchimitt - Bolkow - Blohm tarafından
yapılan 'KOMET' araçları gibi kritik bir teknoloji alanında
tasarlanmaktadırlar. KOMET olarak adlandırılan bu proje içersinde
bir trene uygulanan manyetik yatak sistemi sayesinde trenin
hızı 360 km / h' ye kadar çıkabilmektedir. Aynı tür kullanım
Japonya' da yürütülen hızlı tren projesinde de uygulanmaktadır.
7.1.4.
Uzay Endüstrisi
Manyetik
yatakların yüksek emniyet sağlaması sebebiyle uzay endüstrisinde
kullanımları oldukça yaygındır. Bu tür uygulamalarda yataklar
daha çok uyduların momentum tekerleri üzerinde kullanılmaya
başlanmıştır. Burada amaç uyduların uçuş - tekerleri' ne enerjinin
depolanmasıdır. Böylece manyetik yataklardan oldukça yüksek
verim alınmaktadır.
7.1.5.
Vakum ve Temizlik Alanında - Çevresel Temizlik
Manyetik
yatakların, mekaniksel faktörlerden etkilenmemesi ve yağlama
gereksinimi olmamasından dolayı, çevreyi koruma amaçlı ve
doğal temizleyici olarak birçok alanda olduğu gibi temizlik
alanında da kullanımı oldukça yaygınlaşmıştır.
Başa
dön
8 - MANYETİK YATAKLARIN DİĞER YATAKLARLA KARŞILAŞTIRILMASI
8.1.Genel
Olarak
Manyetik
yataklar şu anki bulundukları konum itibariyle, endüstride
kullanılan birçok yatak sistemlerinden neredeyse %100' lük
bir avantaja sahip olmaktadırlar. Sahip oldukları ileri teknoloji,
sürtünme ve aşınma, yağlamanın olmayışı manyetik yatakları
tamamiyle üstün konuma getirmektedir.
8.2.
Rulmanlı Yataklarla Karşılaştırılması
1.
Rulmanlı yataklar çok sağlam yapıda olmadıkları için, fazla
zorlanan ve vuruntulu çalışan muylularda başarıyla kullanılmazlar.
Manyetik yatakların yüksek güç isteyen vuruntulu yerlerde
(ör: gaz tribünleri) kullanımı elverişlidir.
2. Rulmanlı yataklarda yağlanma bulunduğundan ve toza karşı
çok hassas olduklarından tozlu yerlerde kullanılmaları doğru
değildir. Manyetik yataklarda yağlama sistemi bulunmaz bu
sebepten her ortamda rahat çalışırlar.
3. Rulmanlı yataklarda muylu yuvalarına geçirilirken çok dikkatli
olmayı ve ince alıştırmayı gerektirir. Manyetik yataklarda
şaft havada asılı kaldığı için bu sorun ortadan kalkmıştır.
4. Rulmanlı yataklar çok sesli çalışırlar. Manyetik yataklarda
titreşim yok denecek kadar azdır. Bu yüzden sessiz çalışırlar.
5. Rulmanlı yataklar mekaniksel faktörlere kolaylıkla maruz
kalabilmektedir (sürtünme ve aşınma). Manyetik yataklarda
sürtünme (sadece hava ile) ve aşınma gibi mekaniksel olaylar
yoktur.
8.3.
Kaymalı Yataklar ile Karşılaştırılması
1.
Kaymalı yatakların iç yatak gereçleri aşınmaya karşı gösterebildikleri
direnç ile doğru orantılıdır. Mesela kaymalı bir yatakta iç
gereç olarak çok fazla kullanılan malzemeler metal, kalay,
bakır, antimuan ve kurşun alaşımıdır. Manyetik yataklarda
ise önemli olan unsur ferromanyetik malzemelerin seçimidir.
2. Kaymalı yataklar bilindiği gibi şaft, muylu ya da mil -
yatak yağlanmış durumda iken çalışabilmektedir. Bu yüzden
kullanılan yerlerde yağ kirliliği söz konusu olabilmektedir.
Manyetik yataklar çevreyi kirletme açısından tamamiyle çevre
ile dosttur.
3. Kaymalı yataklarda çok yüksek hızlar elde edilemez. Manyetik
yataklar yüksek hız gerektiren yerlerde rahatça kullanılabilir.
4. Kaymalı yataklarda titreşim yüzünden zamanla yatak cıvataları
gevşeyebilmektedir. Bu yüzden titreşim önemli bir sorundur.
Manyetik yataklarda titreşim tamamiyle etkisiz hale getirilmiştir.
Başa
dön
9 - YENİ YATIRIMLAR ve ARAŞTIRMALAR
9.1.
Genel Olarak
Manyetik
yatakların her türlü endüstri alanında kullanılır olma özelliğinin
farkedilmesi ile bu alanda birçok çalışmalar yapan araştırmacılar
her geçen gün bu yatak sistemini farklı alanlara uyarlamaktalar.
Bu araştırmaların sonuçları incelendiğinde memnun edici olduğu
görülmektedir.
9.2.NASA - Yüksek Sıcaklıklarda Kullanılmak Üzere Manyetik
Yatakların Gaz Türbinleri İçin Geliştirilmesi
9.2.1.
NASA Lewis - 1000°F - 1200°F Sıcaklıklarda Manyetik Yatağın
Test Edilmesi
Nasa Lewis araştırma merkezi ve U.S hükümetinin yeni araştırma
projelerinden bir tanesi manyetik yataklardır. NASA / U.S.
ordusu, gaz türbinlerinin gelecekteki uygulama alanları dikkate
alarak, bu makinelerin yüksek sıcaklıklarda kullanımı için
uygulamalar başlattılar. Şekil
9. NASA / Lewis Manyetik Yatak Test Ünitesi:

Şekil 9.1. NASA / Lewis Manyetik Yatak Test Ünitesi
1999
yılında tamamlanan çalışmalar sonucunda önemli burgular elde
edilmiştir. 'Allison Engine Company'ile işbirliği yapılarak
yüksek sıcaklıklardaki manyetik yatakların çalışması ele alınmıştır.
Bu test esnasında tek problem konvensiyel tasarımların korunması
olmuştur. Lewis'in esnek - duyarlı test makinesi yüksek sıcaklıklara
dayanan manyetik yatak için değiştirilmiştir (Şekil 9.1).
1997'nin üçüncü yarısında başlatılan test sonucunda DN değerleri,
yüksek sıcaklık kontrolü, tabakaların kaplanması, fiber kuvvetlendiriciler,
yüksek sıcaklıktaki tel yalıtımlarının geliştirilmesi asıl
parametreler olarak ele alınmıştır.
9.3.
Elektromanyetik Yataklar - Suni Kalp Pompası Prototipi
Manyetik
yatakta, geliştirilen suni kalp projesi çerçevesinde bir prototip
oluşturularak (CF3), su ve kan kullanılarak değişik çaplarda
(pompa) başarılı olarak gerçekleştirilen bir test yapıldı.
Tahminen pompa 1.6inc. boyunda, 4 inc çapındadır. Bu yeni
üretilen devre insanlara kalp yardımcı devresi olarak yerleştirilebilmektedir.
Pompadaki
manyetik yatakta;
1-) İtici kısım giriş / manyetik moment, bölündüğünde 8 bölüntü,
2-) Boşaltma radyal kısmı / itici yatak bölündüğünde dahi
yine 8 bölüntü elde edilir.
Bu
durum itici yatak merkezindeki geçiş mesafesinde, yatak performansının
iyi olmasını sağlamaktadır. Bunun en önemli sebebi pompanın
tek yönlü çalışması olarak tanımlanabilir. CF3 yatak formları
ilk aşamada birçok malzemenin karışımı olarak yapılmaktaydı.
Kullanılan bu alaşımlar ise birçok problemleri de beraberinde
getiriyordu. Bu yüzden yeni malzemeler geliştirilerek yeni
tip materyal bulundu. CF3 sisteminin bütün unsurları şu an
silikon esaslı demir ile yeniden yapılarak bu problemlerin
önüne geçilmiştir. Yeni tür malzemeden yapılan bu küçük yataklara
yüklenen kapasite arttırılabilmektedir. Bu şekilde tekrardan
üretilen manyetik yatak sistemli CF3 prototipi, rahatlıkla
kalp pompası olarak kullanılabilmektedir. Yatak akış karakteristiklerin,
yatak içinde yer alan bobinleri, sensörleri vb. pompa operasyonlarının
altında tanımlanması zihinleri karıştıracak düzeyde olmasına
yeterliydi. Böyle bir durumda ise ortaya çıkan tek sorun kullanılan
devrelerin karmaşık oluşudur. Bunu ön planda tutan tasarımcılar
prototipi tekrardan geliştirme aşamasına soktular. A / D ve
D / A kartlar ve ciplerle yeniden geliştirilen TI C60 pompa
serisi, ileri kullanımlar için uygun bulundu. Bu yeni kontrolör
tahmini bir ders kitabı büyüklüğünde olacaktı. Bu prototipin
yatak sisteminde kullanılan ileri kontrol iticileri sayesinde
pompa performansı, akışın değişimine göre iticilerin ters
yön almasını sağlayarak durumu kontrol altına alabiliyordu.
Bu da istenen bir durumdu. Bu projenin geliştirilmesi ve sponsorluğunu
Medquest Products, Inc. şirketi üstlenerek, Artificial Heart
Lab. of Utah' da uygulamaya koyuldu.
9.4.
Manyetik Yataklarda Rotorlar için Kaymalı Yol Kontrolörü
Rotor
üzerindeki bir denge kirişinin doğrusallığı için geliştirilmiş
bir allogaritmik kontrolördür. Yapılan bu detaylı çalışmada
amaç, karışık bir basamak durumunda bulunan manyetik yatak
rotor kiriş sisteminin, şaftın durağan halde havada asılı
kalması durumundaki limitlerinin belirlenmesidir. Bu aşama
sonunda 5 serbestlik derecesine sahip bir suni kalp pompası
modeliyle yapılan araştırma başarıyla tamamlanmıştır (Şekil
9.2).

Şekil 9.2. Üretimi Tamamlanmış Manyetik Yatak
9.5.
Manyetik Yataklarda Sonlu Elemanlar Metoduyla Kayıpların Hesaplanması
1.
A2-D Sonlu elemanlar bilgisayar kodları manyetik yatak konfigurasyonları
için geliştirilen bu teknik, rotordaki güç kayıpları, asılı
kaldığı sürece oluşturduğu girdaptan dolayı manyetik yatak
malzemelerinin bu etkilere karşı gösterdiği tepkilerinin hesaplanmasında
kullanılmaktadır (Şekil 9.3). Modelde kullanılan inceltilmiş
etkilerin bir eksenel iletkenlik doğurduğu anda, ölçümlerin
sağlıklı bir şekilde belirlenmesi için değerler hesaplanır.
Materyalin bu etkilere doyduğu anda kodların verilmesine başlanır.
2. A3-D Sonlu elemanlar bilgisayar destekli kod üretimi hala
geliştirilme aşamasındadır. Manyetik yataktan kopan demir
kayıplarının hesaplanmasında kullanılma amacını içermektedir.
Bu model hem özdeş olmayan, hem de özdeş yataklarda yeterli
derecede kullanılmaktadır. İlk olarak rotorun bir modeli yapılarak
analitik olarak çözümü ile manyetik vektörlerin yeterliliği
hesaplanabilmektedir.

Şekil 9.3. Bilgisayar Destekli Test Ünitesi
9.6.
Test Ünitesi - Manyetik Yatak Kontrolü
Düşey
düzlemde çalışacak manyetik yatak kontrol test ünitesi hala
geliştirilme aşamasındadır. Bu sistemde kullanılmak üzere
üç yatak bulunmaktadır. Bunların ikisi normal manyetik yatak
ve üçüncü ise bunları hareketlendirebilecek ana tahrik kaynağı
ve buna ait olan normal bir yataktır. Rotor modellenerek küçük
bir test ile karakteristik özellikleri geniş olarak incelenmiştir.
Gerek rotorun havada asılı kalması gerekse manyetik yataktaki
durumu hala inceleme aşamasındadır. Bu işlemler için; sistemin
işlemesi, manyetik yatak x, y yanal konumunun belirlenmesi,
eksenel manyetik kontrolörü ve manyetik dengeleme sistemine
ayarlanması gerekmektedir. Bu projenin sponsorluğunu NASA
Goddard ve American Flywheel Systems yapmaktadır.
9.7.
Manyetik Yatak Sistemli Motorlar
Manyetik
yataklar, motorlar üzerinde çok sınırlı bir uygulama alanlarına
sahiptir. Sessiz ve temiz olmaları motorlar üzerine tasarımlarını
sağladı. Bu sayede yapılan çalışmalar sonucunda bir manyetik
yatak sistemine sahip bir motor sistemi geliştirildi. Belirtilen
sistem iki fazlı bi- polar DC temizleyicisidir. Bir ekmek
tahtası modelli elektronik devreleri, üç pozisyonlu bobinleri
tersine çevrilerek, rotor saat yönü ve saat yönünün tersine
çevrilerek örnek olarak test edilmiştir. 2000 dev/dak. rotor
hızına sahip bu model bu yöndeki uygulamalar için daima hazır
bulundurulur. Farklı bir temizleyici sisteme sahip rotor bu
yöndeki araştırmalar için daima hazır bulundurulmaktadır.
Bu sistem tamamiyle analog ve dijital çevirici devrelerin
karışımı ile tasarlanmıştır. Rotorun analizi için sonlu elemanlar
metodu kullanılmıştır.
9.8.
CNC Dikey İşleme Merkezinde Kesme Esnasında Meydana Gelen
Takım Yolu Hatalarının Manyetik Yatak Sistemi ile Belirlenmesi
9.8.1.Genel
Olarak
Rotor
kanallarının daha verimli bir şekilde üretim için geliştirilmiş
olan mikrodalga yardımcısı Şekil 9.4'de gösterilmiştir. Bu
yardımcı manyetik toplayıcı olarak çalışmaktadır. Burada uygulanan
ikincil talaş alma işlemi işlemden atılmış, bu sayede mil
hızı ve tabla ilerlemesi yükseltilerek operasyon cazip hale
getirilmiştir. Yüksek hızlarda işleme aşamasına zaman zaman
da olsa geçilmiştir. Manyetik yatak kullanılarak, dikey frezeleme
işleminde olduğu gibi bir test ünitesi oluşturulmuş örnek
iş parçası üzerinde testler yapılmıştır. Yüzey bitirme işlemleri
ve toleranslar korunarak limitler dahiline uyulmuştur. Uygulanmakta
olan bu test Cinninatti Milacron, Westinghouse ve Manyetik
Yatakları kapsamamaktadır. Standart ölçüler kullanılarak belirli
ilerleme ve hızlarda yapılan karşılaştırmaların amacı, takım
yolu hatalarının düzenlenip mili kontrol altına almaktı. Burada
yer alan takım yolları hataları parmak
Freze çakısı ile rotor kanallarının işlenmesi esnasında son
talaş için adresler belirlenerek kontrolü yapılmaktadır. Takım
yolu hatalarının kontrolü için manyetiksel asılı milin kullanımı
dikkate alınarak, yüksek hızlarda frezeleme çerçevesinde incelemeler
sürdürülmüştür.

Şekil 9.4. Mikrodalga Yardımcısı (Westinghouse Şirketi tarafından
geliştirilmiştir)
9.8.2.Takım
Yolu Hataları
Takım
yolu hataları Şekil 9.5'de olduğu gibi 3 eksende gösterilebilmektedir.
Hataların CNC makinelerinde yapılan işlemlerde olduğu gibi
ilk girilen takım yolu tanımlamaları ile son konumu arasındaki
farklar takım yolu hataları olarak açıklanabilmektedir. Bir
başka ifadeyle; CNC' de başlangıç noktası verilerek takım
sıfırı tanımlandıktan sonra işleme için gerekli kodların girilmesi
ile parça işlemeye başlanır. Bu tanımlamaları yaparken birbirleriyle
oluşan mesafe farklılıkları takım yolları hatalarını doğurmaktadır.
Mil kontrolünde ise mildeki ufak bir çarpıklık oldukça büyük
hatalara sebebiyet verebilmektedir.

Şekil 9.5. Takım Yolu Hataları
Bu hataları 4 gruba ayırmak mümkündür :
1.
Belirleyici pozisyon hataları
2. Isı kökenli deformasyon
3. Kuvvet ağırlıklı deformasyon
4. Kesme kuvveti deformasyonları
Şekil
9.6'da gösterildiği gibi bu hataları üç tipte inceleyebiliriz.
Bunlar, statik belirleyici, dinamik belirleyici ve stokastik
hatalardır. Belirleyici pozisyon ve dinamik hatalar tekrarlanabilir
hatalardır. makine takımında yapısal olarak verilmiş, giriş
parametreleri ayarlandığında tekrarlanacak olan hatalardır.
Stokastik hatalar, diğer el üzerinde makineye girişler yapıldığında
verilen hata değerleri gibi tanımlanabilir. Esasen stokastik
hatanın temeli yüzey pürüzlülüğünden ve bu pürüzlü yüzeylerin
işlenmesinden meydana gelmektedir.

Şekil 9.6. Hataların Sınıflandırılması
9.8.3.
Manyetiksel Kontrollü Miller
makine
takımları için kullanılan manyetik miller tam anlamıyla deneyseldir.
Uzunca süren bir deney aşaması sonucunda ortaya çıkarılırlar.
Fransa'nın Mecanique Magnetique (S2M) topluluğu tarafından
bu makine takımları için kullanılan millerin geliştirilmesi
ve üretimi gerçekleştirilmektedir. Frezeleme amaçları içeren
bu manyetik millerin üç değişik modeli günümüzde mevcuttur.
Bu üç model yaklaşık 20-34 BG, rotor hızları 30.000 - 60.000
dev/dak arasında değişen sistemlerde rahatlıkla kullanılmaktadır.
Manyetik miller bilindiği gibi etkileşimsiz, serbest bir manyetik
ortamda dönebilecek durumlar için tasarlanmaktadır. Şekil
9.7'de manyetik mil ve yatak unsurları gösterilmiştir. Operasyon
esnasında manyetik eksenlerle asılı kalan mil şaftı herhangi
bir mekaniksel etki ile karşı karşıya gelmemektedir (pozisyon
belirleyici sensörler bu şaftın etrafına sıralanmıştır).

Şekil 9.7. Manyetik Yatak Elemanları
Sensörlerden
alınan bilgiler kontrol ünitesi tarafından korunmakta ve şaftın
bu pozisyon ölçüleri elektro manyetik bobinler tarafından
çeşitli aşamalarda düzeltilmektedir (şaftın eksenden kayması
durumunda üretilecek karşı manyetik kuvvetler gibi). Bu yüzden
şaftın gerçek konuma dönme esnasında bile merkez konumundadır.
Kütle merkezi geometrik eksenden sapsa bile manyetiksel mil
şaftı her durumda kütle merkezi etrafında döndürülebilir.
Önemli bir durumda mil şaftı ±0.005 inc ve 0.5° gibi konumlarda
ekseninden çevirtilebilir. Bu da mil sisteminin performansında
herhangi bir düşüş etkisine sebep olmaz. Manyetik olarak millerin,
kontrol edilmesinin özelliği takım yolları hatalarının düzeltilmesinde
önemli bir etkiye ve manyetik millerin tasarlanmasında önemli
derecede avantajlara sahip olmasıdır. Bu da takım yolları
hatalarının düzeltilmesi alanında kendini göstermektedir.
Bu avantajlar;
1. 3 ölçülü pozisyon sensörlerinin yapılması kesme işlemlerine
karşı kontrolün sağlanmasına yardımcı olur.
2. 3 ölçülü pozisyon sensörlerinin yapılması, kesme işleminin
kontrolü için kullanılabilmektedir.
3. Çevrimin gerçekleştirilmesi ve mil şaftının eğilmesi (hava
aralığının sıfırlandırılması) ile takım yolu hataları sıfıra
indirilebilmektedir. Bu uygulanabilirlik kesme esnasında meydana
gelebilecek belirleyici ve stokastik hataların minumuma indirilmesinde
yardımcı olur.
4. Yüksek hız gerektiren yerlerde dahi kesme kuvvetlerinin
azaltılması ve bitirme işlemlerinin düzeltilmesi sağlanabilmektedir.
5. Milin sertlik derecesinin ayarlanmasında (genel kontrol
için etkili olan) etkili bir kontrol içerir.
6. Yüksek kesme hızına sahip malzemelerde ilerleme miktarı
(tabla hızı) yükseltilebilmektedir.
Mesela
10 mm çapında bir parmak frezeleme işleminde parçanın yüzey
kalitesi çok iyi kalitede olması isteniyor. Bu durum için
normal de yapılacak olan tezgah devir sayısı, malzemenin kesme
hızına oranla yüksek tutulur. İlerleme miktarı ise çok azdır
bu sayede parça üzerindeki pürüzlülükler mümkün olduğu kadar
azaltılır. Bu işlemde dezavantaj olarak işleme zamanı artmaktadır.
Fakat kullanılacak olan bir manyetik yatak sistemi sayesinde
yüksek devirler ilerleme ile birlikte kullanılabilmektedir.
Manyetik yatak kontrol ünitesi parça üzerinde yer alan pürüzlülükleri
manyetik milin gösterdiği tepkiye göre hissedecek ve devamlı
olarak bunlara karşı kuvvetler oluşturacaktır. Tabiki sonuç
olarak kaliteli hassas bir yüzey, yüksek ilerleme ve yüksek
devir sayıları.
9.8.4.
Hataların İndirgenmesi
Maryland
Üniversitesi ile manyetik yatak sistemleri, Cinnitti Milacron,
Westinghouse gibi CNC devlerinin birleşerek gerçekleştirdikleri
dik işleme merkezlerinde hataların düzeltilmesi ve kontrol
altına alınması programını başarıyla yürütmektedirler. Ana
strateji, test makinesinde karmaşık hataların tecrübesel olarak
belirlenmesidir. Bunu ön plana alan araştırmacılar uzunca
bir süre kesme kuvveti hataları modeliyle başlayarak doğrusal
kontrol projesinin yerine getirirerek, işleme esnasında parça
üzerindeki hataların azaltılması ile sonuçlandırmışlardır.
Şekil 9.8' de bu proje ile ilgili bir düşey işleme merkezine
bir manyetik yatak uygulanmıştır. Manyetik yatağın mil kontrolü
için blok bir diyagram kullanılmıştır. meydana gelen hataların
karmaşık bir kesme modelleri oluşturularak kontrol üniteleri
sayesinde anlık olarak bu hataları indirgemişlerdir.

Şekil 9.8. Bitirme İşlemlerinde Takım Yolu Hatalarının İndirgenmesi
İçin Yapılan Ön Kurulum İşlem Döngüsü
Araştırmanın
güncel içeriği aşağıdaki uygulamaları içermektedir;
1. Uç frezesi operasyonlarında, statik ve dinamik hataların
genelleştirilmesi için uygundur.
2. Takım yolu hatalarının belirlenmesi için uzman bir sistemdir.
3. Stokastik hata, doğrulanması ve düzeltilmesi için geliştirilen
uzman bir sistemdir.
4. Manyetik millerin üzerinde bulunan hataların indirgenmesi
için kontrol üniteleri geliştirilir ve yerine getirilmesi
için işleme sokulur.
5. Manyetiksel askıda olan mil ile uyumluluk içersindedir.
Teste uygunluk ve modellerin geçerli kılınması ve allogaritmik
kullanım CNC dik işleme merkezleri için uygundur.
9.9.
Üç Fazlı Bir Asenkron Motorda Manyetik Süspansiyonlu Yatak
Uygulaması
Manyetik
süspansiyon ve levitasyonun halihazırdaki popülaritesi şüphesizki
yüksek hızlı yer taşımacılığı tasarımlarının olabilirliğinden
kaynaklanmaktadır. Manyetik süspansiyon ve levitasyonun üstünlüğü
ve heyecan verici olmasına rağmen, sürtünmesiz yataklarda
süspansiyon tekniklerinin uygulanmasında büyük sınırlamalar
vardır. Bunlar, toleransın çok az olması, az güç sarfiyatı,
küçük aralığı ve küçük ebattır. Böylece, kontrollu DC elektromıknatıs
şemaları, diğer itici levitasyon tekniklerinden daha fazla
dikkati üzerinde toplamaktadır. Planlanan prototip sistemi
bir stator, demir nüvesiz sincap kafesli bir rotor, rotor
milinin süspansiyonu için elektromıknatıs gurubu ve foto-dönüştürücüler
gurubunun geri-besleme yaptığı kompanzasyon devrelerinden
oluşmaktadır. Prototip sistemi bir laboratuvar gösteri aygıtı
olarak amaçlandığından mekanik rulmanla ulaşılan 1500 dev/dak
lık hızlara ulaşılmaya çalışılmamıştır. Manyetik süspansiyonlu
yatak sistemi, üniversite eğitim programlarında elektrik eğitiminde
örneğin, elektromanyetik tasarım, kararsız bir kontrol sisteminin
PD kontrollu kompanzasyonu ve güç yükselteci tasarımı gibi
prensiplerde çok etkili görsel bir gösteri sağlamaktadır.
Sistem 350 dev/dak lık hızlarda mekanik ve manyetik yataklar
arasında iyi bir karşılaştırma özelliğine sahiptir. Manyetik
yatak ile motorun boş çalışma güç kayıplarında %15 lik bir
azalma göstermektedir. Motorun gürültüsü de düşük bir seviyeye
inmiştir.
Başa
dön
10 - SONUÇLAR ve DEĞERLENDİRMELER
İlk
kullanılan manyetik yatak, 1987 yılında Nova'ya 176.000$ kazandırmıştı.
O günden bu yana manyetik yatakların kazandıracağı alternatifler
daha da arttığı düşünülecek olursa bugünkü geldiği konumunu
tahmin edebilmekteyiz. Ayrıca kompresörlerde kullanılan diğer
yataklar, yağlayıcı pompalamak için gereken fuzili 225 Kw
veya yaklaşık 300 BG enerjiyi, manyetik yataklar sadece 4
Kw olarak kullanmaktadır. Kuru salmastraların ve manyetik
yatakların uygulanma maliyeti, yağlama sisteminden vazgeçilmesiyle
sağlanan para tasarrufuyla beraber düşünülecek olursa, amorti
süresi, revizyon 4.4 sene ve yeni bir makine için bir seneden
daha azdır. Bu alanda paranın ötesinde, güvenlikte de ilerleme
kaydedilmiştir.
Manyetik
yataklar rijit şekilde monte edilmezler. Ağırlık dağılımlarının
yönlendirilmesine uygun olarak serbestçe dönerler. Geometrik
eksenleri yerine eylemsizlik eksenleri, etrafında döndükleri
eksendir. Sonuç; kendiliğinden sağlanan balanstır. Şaft üzerine
etkileyen tüm aerodinamik kuvvetler stator mıknatısları aracılığıyla
karşı kuvvet üretilerek ortadan kaldırılabilir. Bu özellikleri
sebebiyle NASA uzay sistemlerinde bu teknolojiden yararlanmasına
sebep olmuştur.
1985
yılından itibaren kullanılma ve geliştirme aşaması içersinde
bulunan manyetik yataklar, o zamanlar kullanıldığı sistemi
bir anda kâra geçirebilecek düzeyde olması bugünü düşündüğümüzde,
ilerleyen teknoloji sayesinde elde edilecek çok yaygın kullanım
alanları ve üstün özellikleri ile hayrete düşürecek bir yatak
sistemi olarak tanımlamamız mümkündür. Sonuç olarak bu yapılan
çalışma ile manyetik yataklar hakkında tanıtım yapılmış ve
bu tanıtımın yanısıra günümüzde yapılan manyetik yataklar
ile ilgili yeni çalışmalara da yer verilmiştir. Diğer yataklarla
karşılaştırılması yapılarak manyetik yatakların ayırt edici
yönleri vurgulanmıştır. Tasarım aşamalarına değinilmiş bu
aşamada yapılan hesaplamalardan bahsedilmiştir. Konu genişletilerek
bu alanda tasarım deneylerinin test edilmesi için yazılan
program detaylı olarak anlatılmıştır.
Başa
dön
11- KAYNAKLAR
1.
Electrical Business, Kasım 89, pp 37 - 38.
2
. Committee organized during Mag'97 Conference on Magnetic
Bearings Maurice Brunet (S2M) agrees to draft initial recommendation
for ammendments to API 617 (22 Aug 1997).
3.
James J. Haggerty, National Aeronautics and Space Administration
Office of Space Access and Technology, Commercial Development
and Technology Transfer Division, Spinoff 1996,
4. D.K. Anand, J. A. Kirk M. Anjanappa, Research In The Flexible
Manufacturing Laboratory, Aug.1998.
5.
N. G. Albritton and J. Y. Hung, "Observers for sensorless
control of industrial magnetic bearings, " IEEE Industrial
Electronics Conference, Orlando, FL, Nov 1995.
6. S. Nolan and J. Y. Hung, Control Systems Laboratory, Department
of Electrical Engineering, Auburn University, "Technology
advances for magnetic bearings, " Space Technology and
Applications International Forum, American Institute of Physics
Conference Proceedings 361, p. 169-174, Albuquerque, NM, Jan
1996.
7.
Trumper, D. L., "Magnetic Suspension Techniques for Precision
Motion Control, " Ph.D. Thesis, Department of Electrical
Engineering and Computer Science, Massachusetts Institute
of Technology, September, 1990.
8.
F. Xia, N. G. Albritton, J. Y. Hung, and R. M. Nelms, "A
hybrid nonlinear control scheme for active magnetic bearings,
" 3rd International Symposium on Magnetic Suspension
Technology, Tallahassee, FL, Dec 1995.
9. J. Y. Hung, "Magnetic bearing control using fuzzy
logic, " IEEE Transactions on Industry Applications,
v. 31, n. 6, p. 1492-1497, Nov / Dec 1995. Original presentation
at IEEE Industry Applications Society Annual Meeting, Toronto,
Ontario, CANADA, pp. 2210-2215, Oct 1993.
10.
J. Y. Hung, R. M. Nelms, F. Xia, and M. Story, "Three-mode
variable structure control of a pulse density modulated current
feedback amplifier, " 1995 IEEE Symposium on Industrial
Electronics, Athens, GREECE, pp. 736-740, July 1995.
11.
J. Y. Hung, "Nonlinear Magnetic Bearing Control Using
Fuzzy Logic, " an invited paper for the IEEE International
Workshop on Neuro-Fuzzy Control, Muroran, Hokkaido, JAPAN,
March 1993.
12.
Trumper, D.L., "Nonlinear Compensation Techniques for
Magnetic Suspension Systems, " NASA Workshop on Aerospace
Applications of Magnetic Suspension Technology, Sept.25-27,
1990.
13.
Trumper, D.L. and Queen, M.A., "Precision Magnetic Suspension
Linear Bearing, " NASA International Symposium on Magnetic
Suspension Technology, Aug. 19-23, 1991.
14.
Williams, M. E., and Trumper, D. L., "Materials for Efficient
High Flux Magnetic Bearing Actuators, " NASA 2nd International
Symposium on Magnetic Suspension Technology, NASA Conference
Publication No. 3247, Part 1, Seattle, WA, pp. 135-145, August
11-13, 1993.
15.
Kim, W.-J., and Trumper, D.L., "Precision Control of
Planar Magnetic Levitator, " proceedings of the 1998
ASPE Annual Meeting, St. Louis, MO., October 25-30, 1998.
16.
Eric Maslen, Üniversity of Virginia Department of Mechanical,
Aerospace, and Nuclear Engineering Charlottesville, Virginia,
January 5, 1999.
17.
Kim, W.-J., and Trumper, D.L., "Six-Degree-of-Freedom
Planar Positioner with Linear Magnetic Bearings/Motors, "
6th International Symposium on Magnetic Bearings, MIT, Cambridge,
MA, Aug. 5-7, 1998.
18.Holmes,
M. L., Trumper, D.L., Hocken, RJ., "Magnetically-Suspended
Stage for Accurate Positioning of Large Samples in Scanned
Probe Microscopy, " 6th International Symposium on Magnetic
Bearings, MIT, Cambridge, MA, Aug. 5-7, 1998.
19.
Fittro, R.L. A High Speed Machining Spindle with Active Magnetic
Bearings: Control Theory, Design and Application, Ph.D. Dissertation,
University of Virginia, August 1998.
20.
Holmes, M. L., Trumper, D.L., Hocken, RJ., Machine Design,
"Magnetic Bearings Holds Spindle For Milling", November
9, 1989, pg. 56.
21.
Nohavec, D.R., and Trumper, D.L., "Super-Hybrid Magnetic
Suspensions for Interferometric Scanners, " JSME International
Journal, Series C, Vol. 40, No. 4, Special Issue on Magnetic
Bearings. / Internatıonal Magnetıc Bearıng Center, Dec, 1997.
22.
Brad E. Paden, PhD EE University of California, Chen Chen,
Tsinghua University in China, Alvin R. Paden, Oregon State
University, MMSB Inc., Applications of Magnetic Bearings,
Fabruary, 2000.
23.Trumper,
D. L., Olson, S. M., and Subrahmanyan, P. K., "Linearizing
Control of Magnetic Suspension Systems", IEEE Transactions
on Control Systems Technology, Volume 5, Number 4, pp. 427-438,
July 1997.
24.Ludwick, S. J., "Modeling and Control of a Six Degree
of Freedom Magnetic / Fluidic Motion Control Stage, "
S.M. Thesis, Department of Mechanical Engineering, Massachusetts
Institute of Technology, February 1996.
25.Williams,
M. L., and Trumper, D. L., "Precision Magnetic Bearing
Six Degree of Freedom Stage, " NASA 3rd International
Symposium on Magnetic Suspension Technology, Dec. 13-15, Tallahassee,
FL, 1995.
26.
Williams, M.E. and Trumper, D.L., "Materials for Efficient
High-Flux Magnetic-Bearing Actuators, " Proceedings of
the 2nd International Symposium on Magnetic Suspension Technology,
Seattle, WA, NASA Conference Publication #3247, Part 1, pp.
135-145, Aug. 11-13, 1994.
27.
Michael Baloh, Paul Allaire, Naihong Wei, Jeff Decker, and
Roger Fittro (Aston University), University of Virginia, Artificial
Heart Pump Prototype- Electromagnetic Bearings, Dec. 1999.
28.
Edgar Hilton, Paul Allaire, Naihong Wei, Marty Humphrey, and
Takis Tsiotras (Georgia Tech.), University of Virginia, Magnetic
Bearing Controls Test Rig, Dec. 1999.
29. Paul ALLAİRE, Alok Sinha (Pen State University), Jun -
Hon Lee, Michael Baloh, and Gang Tao, University of Virginia,
Sliding Mode Controls for Rotors in Magnetic Bearings, Dec.
1999.
30.
Robert Rockwell, Paul Allaire, Catherine Lebedzik, Mary Kasarda
(Virginia tech.), Andy Provenza (NASA Lewis) and Gerry Brown
(Nasa Lewis, University of Virginia, Magnetic Bearing Finite
Elemant Loss Computer Program, Dec 1998.
31.
Trumper, D.L., Holmes, M., Behrozjou, R., and Batchelder,
D., "Atomic-Scale Motion Control via Hybrid Fluid/Magnetic
Bearings, " 4th International Symposium on Magnetic Bearings,
ZYrich, Switzerland, August 25, 1994.
32. American Machinist, "Magnetically Levitated Spindle
to Debut, Delivers Up to 52 kW at 40,000 RPM", August
1989, pp. 78-79.
33.
Nonami, K., et. al.,"H µ Control of Milling AMB Spindle",
FourthInternational Symposium on Magnetic Bearings, 1994,
Zurich, pp. 531-536.
34.
Fedigan, S.J., Williams, R.D., Shen, F., and Ross, R.A., "Design
and Implementation of a Fault Tolerant Magnetic Bearing Controller",
5thInternational Symposium on Magnetic Bearings, Kanazawa,
Japan, August 28-30, 1996.
35
Stephens, L.S. and Knospe, C.R., "m-Synthesis Based,
Robust Controller Design for AMB Machining Spindles",
5th Int. Symp. on Magnetic Bearings, Kanazawa, Japan, August
1996.
36.
Young, P.M. Robustness with Parametric and Dynamic Uncertainty,
Ph.D. Dissertation, California Institute of Technology, 1993.
37.
Williams, M.E. and Trumper, D.L., "Precision Magnetic
Bearing Six Degree of Freedom Stage," Proceedings of
the 9th Annual Meeting of the American Society for Precision
Engineering, October 2-7, 1994, pp. 65-68.
38.
Williams, M. E., and Trumper, D. L., "Materials for Efficient
High Flux Magnetic Bearing Actuators," NASA 2nd International
Symposium on Magnetic Suspension Technology, NASA Conference
Publication No. 3247, Part 1, Seattle, WA,August,11-13,1993,pp.135-145.
39.
Poovey, T., Holmes, M., and Trumper, D.L., "A Kinematically
Coupled Magnetic Bearing Test Fixture," Proceedings of
the 7th Annual Meeting of the American Society for Precision
Engineering, Oct. 20-23,1992.
40.
Schwartz, L.S. and Trumper, D.L., "Magnetic Optical Bearing
Design for Minor Wavelength Scans in a Spaceborne Interferometer,"
5th International Symposium on Magnetic Bearings, Kanazawa,
Japan, August 28-30, 1996.
41.
Williams, M.E. and Trumper, D.L., "Materials for Efficient
High-Flux Magnetic-Bearing Actuators," Proceedings of
the 2nd International Symposium on Magnetic Suspension Technology,
Seattle, WA, Aug. 11-13, 1994, NASA Conference Publication
#3247, Part 1, pp. 135-145
42.
Poovey, T., Holmes, M. L., and Trumper, D. L., "A Kinematically
Coupled Magnetic Bearing Calibration Fixture," Precision
Engineering, Volume 16, Number 2, April 1994.
Başa
dön
Not:
Bu raporun kontrol sistem formülasyonları içeren bazı bölümleri
raporun indirme hızının arttırılması ve çoğunluğun ilgisini
çekmeyecek fazla detaylara sahip olmasından dolayı çıkarılmıştır.
|