Por que os motores de ímã permanente estão se tornando cada vez mais populares

Nos últimos anos, a indústria de motores elétricos de maior destaque é, sem dúvida, o motor de ímã permanente, que está se tornando cada vez mais popular. A razão para um efeito tão sensacional reside não apenas na força motriz dos modelos de desenvolvimento económico que poupam energia e respeitam o ambiente, mas também nas características inerentes dos motores de ímanes permanentes.

As últimas conquistas em materiais de ímã permanente de alta energia, materiais magnéticos fortes e tecnologia de eletrônica de potência promoveram enormemente os campos de aplicação de motores de ímã permanente, como robôs, aeroespacial, ferramentas elétricas, geradores, nova energia, vários equipamentos médicos e elétricos ou veículos híbridos. Os motores de ímã permanente estão por toda parte e, sem exceção, declaram o fato de que os motores de ímã permanente têm vantagens que superam os motores CC de comutação sem escova. Existem muitas vantagens nos motores tradicionais, como motores síncronos e motores de indução.

(1) A perda de cobre do rotor é zero, resultando em maior eficiência natural;

(2) Alto torque de acionamento e potência de saída por unidade de volume tornam possíveis soluções de design compacto;

(3) Eliminar anéis coletores, conversores de fase, escovas de carvão, etc. simplifica a estrutura e manutenção do motor;

(4) A densidade do fluxo magnético do entreferro é relativamente alta em comparação com os motores tradicionais, resultando em melhor desempenho dinâmico;

(5) Pode operar com alto fator de potência;

(6) Uma fonte simples de tensão de comutação de seis fases pode obter controle preciso de torque, velocidade e posição.

O motor síncrono de ímã permanente é composto principalmente de vários componentes, como rotor, tampa final e estator. A estrutura do estator dos motores síncronos de ímã permanente é muito semelhante à dos motores de indução comuns. A maior diferença entre a estrutura do rotor e os motores assíncronos é que pólos magnéticos permanentes de alta qualidade são colocados no rotor. Dependendo da posição do ímã permanente no rotor, os motores elétricos síncronos de ímã permanente são geralmente divididos em estrutura de rotor de superfície e estrutura de rotor embutida.

A colocação de ímãs permanentes tem um impacto significativo no desempenho dos motores elétricos. Estrutura do rotor tipo superfície - O ímã permanente está localizado na superfície externa do núcleo do rotor. Este tipo de estrutura de rotor é simples, mas produz um torque assíncrono muito pequeno, adequado apenas para situações com baixos requisitos de partida e raramente utilizado. Estrutura de rotor embutida - O ímã permanente está localizado no núcleo de ferro entre a barra guia da gaiola de esquilo e o eixo, com bom desempenho de partida. A grande maioria dos motores síncronos de ímã permanente adota esta estrutura.

A partida e operação de um motor síncrono de ímã permanente é formada pela interação do campo magnético gerado pelo enrolamento do estator, enrolamento em gaiola de esquilo do rotor e ímã permanente. Quando o motor está parado, uma corrente simétrica trifásica é aplicada ao enrolamento do estator, gerando um campo magnético rotativo do estator. O campo magnético giratório do estator gera corrente no enrolamento da gaiola em relação à rotação do rotor, formando um campo magnético giratório do rotor. O torque assíncrono gerado pela interação entre o campo magnético giratório do estator e o campo magnético giratório do rotor faz com que o rotor acelere a partir da posição estacionária. Durante este processo, a velocidade do campo magnético permanente do rotor e do campo magnético rotativo do estator são diferentes, resultando em torque alternado.

Quando o rotor acelera a uma velocidade próxima à velocidade síncrona, a velocidade do campo magnético permanente do rotor e do campo magnético rotativo do estator são quase iguais. A velocidade do campo magnético rotativo do estator é ligeiramente superior à do campo magnético permanente do rotor, e sua interação gera torque para colocar o rotor em operação síncrona. Na operação síncrona, nenhuma corrente é gerada no enrolamento do rotor. Neste momento, apenas o ímã permanente no rotor gera um campo magnético, que interage com o campo magnético rotativo do estator para gerar torque de acionamento. Pode-se inferir que o motor síncrono de ímã permanente é acionado pelo torque assíncrono do enrolamento do rotor. Após a partida, o enrolamento do rotor não funciona mais e o torque de acionamento é gerado pela interação do campo magnético gerado pelo ímã permanente e pelo enrolamento do estator.

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