A magnetic actuator development for contactless excitation in rotor systems

Resumo: Um atuador magnético como fonte de excitação em sistemas rotativos é desenvolvido para emprego na análise modal e em outros estudos, envolvendo a excitação sem contato. Embora os sistemas magnéticos para aplicação de forças em máquinas rotativas sejam empregados com alto desempenho (como por exemplo os mancais magnéticos), o desenvolvimento de um sistema simples, para aplicações laboratoriais, se apresenta como uma contribuição experimental útil, para ser empregado numa bancada de testes utilizada no desenvolvimento de projetos de máquinas rotativas. O conceito apresentado é simples, mas permite a excitação externa sem contatos ou mesmo o controle das amplitudes de vibração, quando associado a um sistema de controle. Contudo, a calibração e o estudo do desempenho dinâmico do sistema não são análises simples. Neste sentido, o trabalho apresenta uma experiência prática e discussões sobre o desenvolvimento do atuador magnético utilizado para testes em máquinas rotativas. A influência da corrente elétrica, entreferro, superfície do pólo do atuador e também da freqüência de excitação, são apresentadas. A força magnética é estimada, baseando-se na medida da densidade de fluxo magnético, medida por sensores hallAbstract: A magnetic actuator as excitation source in rotating systems is developed, in order to accomplish modal analysis and other studies involving contacless excitation. Although the use of magnetic systems to apply forces onto rotating machinery has been carried out with high performance level (for example, magnetic bearings), the development of a conveniently easy and simples device for laboratory application presents interesting contribution to experimental methods used in test rigs based on similarity design to rotating machinery. The initial concept of the magnetic actuator proposed here is simple, but enables either the external excitation without contact or the vibration control when associated with a controller system. However, the performance characteristics tunning to attend the dynamic demand of the system is not so trivial. Following this focus, the work brings practical experience and discussion about the development and performance analysis of a magnetic actuator used for rotating machinery tests. The influence of the electrical current in the actuator coils, the air-gap between actuator and rotative system, thetype of surface of the actuator poles (flat or curved) as well as excitation frequency was verified. Force estimation was based on the magnetic flux density, measured by hall sensor