Liên hiệp các hội khoa học và kỹ thuật Việt Nam
Thứ hai, 06/07/2009 16:20 (GMT+7)

Ứng dụng Maglev làm ổ trục và máy phát điện gió

Trong các động cơ để quay ít bị ma sát người ta dùng ổ bi. Trục quay tiếp xúc với ổ trục qua trung gian là các viên bi, nhờ đó đã chuyển từ ma sát trượt sang ma sát lăn, có thêm dầu mỡ hỗ trợ nên ma sát giảm đi rất đáng kể. Tuy nhiên có những trường hợp cần quay cực nhanh, thí dụ ở máy ly tâm, giảm ma sát bằng cách dùng ổ bi, dẫu cho dầu mỡ có tốt như thế nào vẫn là chưa đủ. Để đáp ứng những yêu cầu này người ta phải dùng lực từ để giữ cho ổ trục không tiếp xúc với trục quay mà cách trục bằng một đệm không khí mỏng, chuyển động quay ở đây gần như không ma sát. Loại ổ trục maglev này nếu làm việc trong chân không lại còn tốt hơn vì cả ma sát với không khí cũng không còn. Nguyên lý của một cách làm cụ thể vẽ ở hình 1.

Ta thấy các nam châm ở đây là nam châm điện từng đôi một đối diện nhau, cùng đẩy rôto. Nếu hai lực đẩy đối diện nhau không cân bằng rôto sẽ bị lậch về một bên, hai khe hở ở hai bên đối diện bị chênh lệch, cảm biến khe hở sẽ làm việc điều chỉnh dòng ở các nam châm điện sao cho chúng đẩy rôto cân bằng trở lại, tức là hai khe hở đối diện như nhau. Như vậy rôto cân bằng ổn định không va chạm với ổ trục là nhờ có hệ tự động điều chỉnh. Để tách các đồng vị đặc biệt là của uran trong kỹ thuật hạt nhân, người ta phải dùng những máy ly tâm quay cực nhanh, ổ trục và rôto ở đây đều phải bố trí theo kiểu ổ trục maglev như đã nói trên. Tuy nhiên có nhiều trường hợp rất cần có ổ và trục quay không ma sát, nói đúng hơn là ma sát rất ít nhưng không thể làm ổ trục có hệ tự động điều chỉnh như kiểu đã nói trên được. Thí dụ như ở máy phát điện chạy bằng sức gió, dùng ổ bi thông thường thì ma sát đáng kể, gió dưới 4,8 mét/ giây là cánh quạt không quay, không phát điện được.

Nếu làm các ổ trục theo kiểu maglev thì do ma sát rất ít nên chỉ cần gió nhẹ là cánh quạt quay được, phát điện được, đồng thời ma sát ít thì hiệu suất phát điện sẽ tăng. Nhưng ban đầu cánh quạt chưa quay thì lấy đâu ra điện để tự động điều chỉnh khe hở, hơn nữa hệ tự động điều chỉnh khe hở cũng rất tốn kém, cồng kềnh.

Người ta đã tìm cách dùng nam châm vĩnh cửu để tạo ra lực từ ở ổ trục maglev. Cần lực từ thật mạnh thì đã có nam châm vĩnh cửu đất hiếm NdFeb (nêođym sắt bo). Tuy nhiên về nguyên tắc thì gặp phải khó khăn do định luật Earnshaw. Từ năm 1842 Samuel Earnshaw đã chứng minh rằng dùng nam châm vĩnh cửu không bao giờ tạo ra được cấu hình cho phép có hiện tượng từ nổi (maglev – magnetic levitation) ổn định cả. Thí dụ lấy một nam châm vĩnh cửu cho từ trừơng mạnh đẩy một vật từ lên cao. Trọng lượng của vật thì không thay đổi theo vị trí nhưng lực từ do nam châm vĩnh cửu tác dụng đẩy lên cao thì thay đổi, càng lên cao xa nam châm lực càng yếu đi. Vì vậy có thể có một vị trí cân bằng, lực từ đẩy lên bằng trọng lượng của vật, ở vị trí đó vật sẽ cân bằng lơ lửng trong không gian (nổi). Nhưng vị trí cân bằng này không ổn định, khó giữ vật nổi một cách yên tĩnh trên nam châm. Người ta đã có những cách vượt qua khỏi hạn chế do định luật Earnshaw.

Trong thí nghiệm về nam châm nổi một cách ổn định (hình 2), người ta dùng một nam châm rất mạnh (11 tesla) đặt ngầm ở dưới đẩy một viên nam châm nhỏ nằm giữa hai ngón tay. Viên nam châm luôn dứng yên ở khoảng giữa hai ngón tay. Nếu không có hai ngón tay, viên nam châm không thể nào đứng yên được. Đó là vì ngón tay là vật thuận từ (cũng như nước, graphit…) khi đặt trong từ trường các nguyên tử, phân tử trong ngón tay quay dưới tác dụng của từ trường sao cho cuối cùng tạo ra từ trường nhỏ nhưng cùng chiều với từ trường ngoài. Khi viên nam châm ở vị trí gần cân bằng nếu lệch lên trên thì bị ngón tay trên (vật thuận từ) đẩy xuống, nếu lệch xuống gần ngón tay dưới (vận thuận từ) thì bị ngón tay dưới đẩy lên. Nhờ đó vị trí cân bằng được ổn định.

Như vậy thêm vào hai vật thuận từ là một cách có thể vượt qua hạn chế do định luật Earcshaw để có cấu hình cân bằng ổn định.

Hiện nay do có nam châm vĩnh cửu đất hiếm NdFeB cho lực từ đẩy cực mạnh nên đã có nhiều nghiên cứu để tạo ra được ổ trục maglev, giữa ổ trục và trục quay tròn (rôto) chỉ là một đệm không khí mỏng.

Năm 2007 trong hội nghĩ quốc tế về năng lượng tái tạo, Trung Quốc đã công bố là đã chế tạo được máy phát điện chạy bằng sức gió với ổ trục quay maglev (hình 3) dùng nam châm vĩnh cửu NdFeB. Nhờ cánh quạt gió quay không ma sát nên tốc độ gió cỡ 1,5 m/giây là máy phát điện gió đã làm việc được (nếu dùng ổ bi thường thì tốc độ gío nhỏ nhất có thể làm việc được phải vào cỡ 5 m/giây) và hiệu suất phát điện tăng lên 20% so với các máy phát điện gió dùng ổ bi. Giá thành của máy phát điện gió maglev cũng không cao lắm, một máy phát điện gío maglev 300W vừa dùng cho một hộ gia đình giá khoảng 550 đô, kể cả bộ điều khiển tự động đảm bảo điện phát ra ổn định lúc gió bão có các bộ phận hãm bớt chuyển động cho khỏi đổ gãy. Năng lượng điện sản xuất ra từ máy phát điện chạy bằng sức gió là một dạng năng lượng xanh, tái tạo. Giá một kilowat - giờ lại rẻ hơn so với nhiều dạng năng lượng truyền thống làm ô nhiễm môi trường khác.

Năm 2008 nhà máy nămg lượng ở Quảng Châu đã bán ra rộng rãi máy phát điện chạy bằng sức gió maglev với công suất từ 300W - 5000W. Những máy phát điện gió maglev lớn hơn cũng đang được thiết kế chế tạo. Tuy nhiên cấu tạo cụ thể của ổ trục maglev này như thế nào còn chưa dược công bố.

Xem Thêm

Thúc đẩy khởi nghiệp đổi mới sáng tạo gắn với tự tạo việc làm cho thanh niên trí thức
Sáng ngày 28/7, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) đã phối hợp với Viện Khoa học và Quản lý kinh tế (IESEM) tổ chức hội thảo "Thực trạng và giải pháp thúc đẩy khởi nghiệp đổi mới sáng tạo gắn với tự tự tạo việc làm cho thanh niên trí thức trong bối cảnh Cách mạng công nghiệp 4.0".
Thúc đẩy ứng dụng AI trong quản lý năng lượng - Giải pháp then chốt giảm phát thải nhà kính
Ngày 17/12, tại phường Bà Rịa, thành phố Hồ Chí Minh (TP.HCM), Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) phối hợp cùng Sở Công Thương TP.HCM, Trung tâm Chứng nhận Chất lượng và Phát triển Doanh nghiệp và Công ty Cổ phần Tập đoàn Vira tổ chức Hội thảo khoa học “Giải pháp thúc đẩy ứng dụng AI trong quản lý, sử dụng năng lượng hiệu quả nhằm giảm phát thải khí nhà kính”.
Thúc đẩy vai trò của Liên hiệp các Hội KH&KT địa phương trong bảo tồn đa dạng sinh học và thực thi chính sách
Trong hai ngày 12-13/11, tại tỉnh Cao Bằng, Liên hiệp các Hội KH&KT Việt Nam (VUSTA) phối hợp với Trung tâm Con người và Thiên nhiên (PanNature) và Liên hiệp các Hội KH&KT tỉnh Cao Bằng tổ chức Chương trình chia sẻ “Thúc đẩy vai trò của Liên hiệp các Hội KH&KT địa phương trong bảo tồn đa dạng sinh học và thực thi chính sách”.
Thúc đẩy ứng dụng thực tiễn của vật liệu tiên tiến trong sản xuất năng lượng sạch
Ngày 24/10, tại Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) phối hợp với Hội Khoa học Công nghệ Xúc tác và Hấp phụ Việt Nam (VNACA) tổ chức Hội thảo khoa học “Vật liệu tiên tiến ứng dụng trong sản xuất nhiên liệu tái tạo và giảm phát thải khí nhà kính”.
Dựa vào thiên nhiên để phát triển bền vững vùng núi phía Bắc
Đó là chủ đề của hội thảo "Đa dạng sinh học và giải pháp dựa vào thiên nhiên cho phát triển vùng núi phía Bắc" diễn ra trong ngày 21/10, tại Thái Nguyên do Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (Vusta) phối hợp với Trung tâm Con người và Thiên nhiên (PANNATURE) phối hợp tổ chức.
Muốn công tác quy hoạch hiệu quả, công nghệ phải là cốt lõi
Phát triển đô thị là một quá trình, đô thị hoá là tất yếu khách quan, là một động lực quan trọng cho phát triển kinh tế - xã hội nhanh và bền vững. Trong kỷ nguyên vươn mình, quá trình đô thị hoá không thể tách rời quá trình công nghiệp hoá - hiện đại hoá đất nước...
Hội thảo quốc tế về máy móc, năng lượng và số hóa lần đầu tiên được tổ chức tại Vĩnh Long
Ngày 20/9, tại Vĩnh Long đã diễn ra Hội thảo quốc tế về Máy móc, năng lượng và số hóa hướng đến phát triển bền vững (IMEDS 2025). Sự kiện do Hội Nghiên cứu Biên tập Công trình Khoa học và Công nghệ Việt Nam (VASE) - hội thành viên của Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) phối hợp cùng Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Vĩnh Long (VLUTE) tổ chức.

Tin mới

Lào Cai: Tập huấn nâng chất lượng Sáng tạo trẻ
Nhằm gỡ vướng mắc và nâng cao chất lượng các đề tài sản phẩm tham gia cuộc thi sáng tạo thanh thiếu niên nhi đồng, sáng ngày 08/10, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật tỉnh Lào Cai tổ chức Hội nghị tập huấn “Giải pháp nâng cao chất lượng Cuộc thi Sáng tạo thanh thiếu niên, nhi đồng tỉnh Lào Cai”.
Vận dụng tư tưởng Hồ Chí Minh về công tác thông tin khoa học và công nghệ trong kỷ nguyên vươn mình của dân tộc
Trong giai đoạn phát triển mới, khoa học, công nghệ, đổi mới sáng tạo và chuyển đổi số đang trở thành những động lực quan trọng của tăng trưởng, trong đó thông tin khoa học và công nghệ (KH&CN) ngày càng được xem là nguồn lực chiến lược. Việc vận dụng tư tưởng Hồ Chí Minh về công tác thông tin KH&CN có ý nghĩa thiết thực, góp phần xây dựng nền tảng tri thức phục vụ phát triển nhanh và bền vững.
Chủ tịch Hội đồng Lý luận Trung ương Nguyễn Xuân Thắng: Doanh nghiệp phải là chủ thể kiến tạo tăng trưởng và đổi mới mô hình kinh tế
Chủ tịch Hội đồng Lý luận Trung ương Nguyễn Xuân Thắng nhấn mạnh, đất nước đang rất cần một bước chuyển về chất sâu sắc: lớn lên bằng năng suất, mạnh lên bằng sáng tạo và đi xa bằng trách nhiệm. Trong đó, doanh nghiệp chính là lực lượng tiên phong trong sự nghiệp đổi mới...
Chủ tịch Bùi Thị Minh Hoài dự Đại hội đại biểu toàn quốc Hội Luật gia Việt Nam lần thứ XV, nhiệm kỳ 2026-2031
Sáng 7/10, tại Hà Nội, Đại hội đại biểu toàn quốc Hội Luật gia Việt Nam lần thứ XV, nhiệm kỳ 2026-2031 đã diễn ra phiên trọng thể. Bà Bùi Thị Minh Hoài - Ủy viên Bộ Chính trị, Bí thư Trung ương Đảng, Chủ tịch Ủy ban Trung ương MTTQ Việt Nam dự và phát biểu chỉ đạo tại Đại hội.
Lào Cai: Ra mắt "lá chắn số" CDSH E-learning bảo vệ thanh niên trên không gian mạng
Sáng 6/10, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật tỉnh Lào Cai phối hợp cùng Trung tâm Phát triển Khoa học công nghệ và Chăm sóc sức khỏe cộng đồng (YENBAI CDSH) và Câu lạc bộ Trí thức trẻ tổ chức Sự kiện ra mắt Bộ công cụ tự học trực tuyến CDSH E-learning. Sự kiện thuộc khuôn khổ Dự án “Thanh niên trong công tác phòng ngừa rủi ro trên không gian mạng” do Liên minh Châu Âu tài trợ.
Hội nghị Trung ương 4: Phát huy sức sáng tạo con người trong giai đoạn phát triển mới
Phát biểu tại Khai mạc Hội nghị lần thứ Tư Ban Chấp hành Trung ương Đảng, khóa XIV, Tổng Bí thư, Chủ tịch nước Tô Lâm nêu rõ, Hội nghị Trung ương lần thứ Tư vừa phải giải quyết những điều kiện để thực hiện hiệu quả các quyết sách, vừa phải chuẩn bị cơ sở lý luận, tổ chức và con người cho sự phát triển lâu dài của đất nước.
Lào Cai: Thúc đẩy tiếp cận tín dụng xanh trong chuỗi giá trị bảo vệ rừng
Ngày 5/10, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật tỉnh Lào Cai phối hợp với Trung tâm Phát triển Khoa học Công nghệ và Chăm sóc sức khỏe cộng đồng (YENBAI CDSH) tổ chức Hội thảo “Tài chính vi mô, tín dụng xanh và khả năng tiếp cận vốn của các chủ thể kinh tế quy mô nhỏ trong chuỗi giá trị bảo vệ rừng”.
Lâm Đồng: Hội thảo Giải pháp phát triển kinh tế ban đêm đến năm 2030
Sáng 1/10, tại Trung tâm Hành chính tỉnh Lâm Đồng, Sở Văn hóa, Thể thao và Du lịch phối hợp với Trường Đại học Kinh tế - Tài chính TP Hồ Chí Minh tổ chức Hội thảo khoa học về phát triển kinh tế ban đêm tỉnh Lâm Đồng. Với sự tham dự của đại diện lãnh đạo UBND tỉnh, lãnh đạo các sở, ban, ngành, địa phương cùng gần 100 chuyên gia, nhà khoa học, nhà quản lý và đại diện cộng đồng doanh nghiệp.