
ÍMÃ PERMANENTE para motores
Para motores elétricos de alta performance é de grande interesse que os ímãs permanentes apresentem um elevado campo coercitivo ou coercividade (Hc) e elevada indução remanente ou remanência (Br). Um elevado Hc impede que o ímã seja facilmente desmagnetizado e um alto valor de Br resulta em um fluxo magnético elevado. A Figura 1 apresenta a curva típica de desmagnetização de um ímã qualquer. O ímã de Neodímio-Ferro-Boro (NdFeB) possui remanência e coercividade elevadas quando comparado ao ímã de ferrite (cerâmico), resultando em uma maior energia. Desta forma, motores projetados com NdFeB têm dimensões menores do que os motores com ímãs de Ferrite. Em contrapartida, os ímãs de Ferrite são consideravelmente mais baratos do que os de NdFeB.
Figura 1 – Curva BxH doímã
Uma das características dos ímãs de NdFeB é a redução da remanência e da coercividade com o aumento da temperatura. Os ímãs de Ferrite e de NdFeB são mais influenciados pela temperatura do que os ímãs de Samário-Cobalto. No entanto, nos últimos anos, as propriedades dos ímãs, particularmente os de NdFeB têm sido continuamente aperfeiçoadas pelos fabricantes. Estes possuem remanência (Br) cada vez mais elevada e resistem mais à desmagnetização e à temperatura. Os ímãs usados pela WEG são adequados para trabalharem com temperaturas de até 180ºC.
MOTORES SÍNCRONOS A ÍMÃ
PERMANENTES
Motores síncronos a ímãs permanentes
(Permanent Magnet Synchronous Motor -PMSM) alimentados por inversor de freqüência podem ser utilizados na indústria, onde a variação de velocidade com torque constante e alto desempenho são requeridos, como em compressores e esteiras transportadoras, etc. Os PMSMs também estão sendo usados em aplicações onde confiabilidade, torque suave, baixos níveis de vibração e ruído são fundamentais, como em elevadores. Além disso, são muito atrativos para aplicações com espaço reduzido e necessidade de eliminação de redutores, pois os PMSMs possuem tamanho e volume reduzidos e podem funcionar em uma ampla faixa de velocidades, sem necessidade de ventilação independente.
Há dois tipos principais de PMSM: brushless DC e brushless AC.
PMSM -BRUSHLESS DC
O motor é projetado para desenvolver uma forma de onda da força contra eletromotriz (fcem) trapezoidal e a forma de onda da corrente de alimentação idealmente retangular para geração de torque suave, conforme mostrado na Figura 2. Para se obter a fcem trapezoidal, em geral, os ímãs permanentes são montados na superfície do rotor. O controle do acionamento trapezoidal é mais simples, pois não há necessidade de ter um sensor de posição de alta resolução no rotor, uma vez que somente seis instantes de comutação da corrente das três fases devem ser monitorados a cada ciclo elétrico. Além disso, requer somente um sensor de corrente no link CC. Desta forma, o custo do drive é menor. Entretanto, este tipo de motor apresenta um torque mais pulsante em relação ao brushless AC. Geralmente, estes motores são utilizados em aplicações de baixas potências, alguns poucos kW, e não necessitem de alta performance. Para aplicações com potências maiores e alta performance, o acionamento brushless DC apresenta desvantagens em relação ao motor brushless AC.
Figura 2 – Formas de onda da fcem e da corrente de alimentação
PMSM -BRUSHLESS AC
O brushless AC por sua vez, é projetado para que a fcem e a corrente de alimentação sejam senoidais, resultando em um torque suave. A fcem senoidal requer uma distribuição dos enrolamentos do estator aproximadamente senoidal no entreferro e/ou uma forma de onda da indução magnética (B) radial, gerada pelos ímãs, com variação senoidal no entreferro. O motor pode ser projetado com ímãs superficiais ou ímãs internos no rotor, conforme Figuras 4a e 4b, respectivamente. Ao contrário do acionamento trapezoidal, o controle do acionamento senoidal é mais complexo, pois são necessários sensores de correntes em cada fase e um sensor de posição de alta resolução para manter a sincronização precisa da forma de onda da corrente com a posição angular do rotor em cada instante de tempo. O sensor de posição pode ser um encoder óptico ou resolver. O motor brushless AC, em geral, é utilizado em aplicações onde se necessita de alto desempenho.