Diseño mejorado de un sensor de velocidad de corriente de Foucault basado en la técnica de modelado armónico
Autores: Hoang, Duy-Tinh; Nguyen, Manh-Dung; Kim, Yong-Joo; Phung, Anh-Tuan; Shin, Kyung-Hun; Choi, Jang-Young
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Diseño mejorado de un sensor de velocidad de corriente de Foucault basado en la técnica de modelado armónico
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Diseño propuesto
Sensor de velocidad por corrientes de Foucault
Mejora de sensibilidad
Materiales del eje
Parámetros de la fuente de excitación
Dimensiones óptimas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 31
Citaciones: Sin citaciones
Este estudio propone un diseño mejorado de un sensor de velocidad de corrientes de Foucault (ECSS) al agregar un núcleo ferromagnético al estator, lo que resulta en una mejora de sensibilidad que varía de tres a sesenta veces en comparación con un modelo de referencia según los materiales del eje. Se desarrolla un modelo analítico mejorado (AM) basado en modelado armónico (HM) para tener en cuenta los efectos de la permeabilidad del núcleo, validado a través de análisis de elementos finitos (FEA), demostrando una excelente concordancia entre los dos métodos. Basado en este modelo, se obtienen las dimensiones óptimas del diseño propuesto, y se realizan análisis exhaustivos de los materiales del eje y los parámetros de la fuente de excitación. Los resultados muestran que el eje magnético ofrece la mayor sensibilidad, mientras que un eje no magnético con baja conductividad asegura una linealidad óptima. Mientras tanto, un eje no magnético con alta conductividad conduce a una baja sensibilidad y a mayores errores de linealidad. Además, una fuente de excitación de alta frecuencia mejora la linealidad de la salida pero requiere una selección cuidadosa basada en los materiales del eje. Las características dinámicas del diseño propuesto bajo diferentes condiciones de funcionamiento se analizan utilizando un modelo acoplado de Ansys Twin Builder y Maxwell 2D. El diseño propuesto y el AM mejoran significativamente el rendimiento del ECSS y la herramienta de análisis, proporcionando una solución robusta y práctica para la medición precisa de la velocidad en diversas aplicaciones.
Descripción
Este estudio propone un diseño mejorado de un sensor de velocidad de corrientes de Foucault (ECSS) al agregar un núcleo ferromagnético al estator, lo que resulta en una mejora de sensibilidad que varía de tres a sesenta veces en comparación con un modelo de referencia según los materiales del eje. Se desarrolla un modelo analítico mejorado (AM) basado en modelado armónico (HM) para tener en cuenta los efectos de la permeabilidad del núcleo, validado a través de análisis de elementos finitos (FEA), demostrando una excelente concordancia entre los dos métodos. Basado en este modelo, se obtienen las dimensiones óptimas del diseño propuesto, y se realizan análisis exhaustivos de los materiales del eje y los parámetros de la fuente de excitación. Los resultados muestran que el eje magnético ofrece la mayor sensibilidad, mientras que un eje no magnético con baja conductividad asegura una linealidad óptima. Mientras tanto, un eje no magnético con alta conductividad conduce a una baja sensibilidad y a mayores errores de linealidad. Además, una fuente de excitación de alta frecuencia mejora la linealidad de la salida pero requiere una selección cuidadosa basada en los materiales del eje. Las características dinámicas del diseño propuesto bajo diferentes condiciones de funcionamiento se analizan utilizando un modelo acoplado de Ansys Twin Builder y Maxwell 2D. El diseño propuesto y el AM mejoran significativamente el rendimiento del ECSS y la herramienta de análisis, proporcionando una solución robusta y práctica para la medición precisa de la velocidad en diversas aplicaciones.