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

Nos últimos anos, a indústria de motores elétricos mais em destaque é sem dúvida o motor de ímã permanente, que está se tornando cada vez mais popular. O motivo desse impacto sensacional não está apenas na força propulsora dos modelos de desenvolvimento econômico que economizam energia e são amigáveis ao meio ambiente, mas também nas características inerentes dos motores de ímã permanente.

Os mais recentes avanços em materiais de ímã permanente de alta energia, materiais magnéticos fortes e tecnologia eletrônica de potência ampliaram muito os campos de aplicação dos motores de ímã permanente, como robótica, aeroespacial, ferramentas elétricas, geradores, energias renováveis, diversos equipamentos médicos e veículos elétricos ou híbridos. Motores de ímã permanente estão por toda parte, e sem exceção, isso declara o fato de que os motores de ímã permanente têm vantagens que superam os motores de comutação sem escova DC. Há muitas vantagens em relação aos 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 tração e potência de saída por unidade de volume permitem soluções de design compacto;

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

(4) A densidade de fluxo magnético no vão de ar é relativamente alta em comparação com motores tradicionais, resultando em melhor desempenho dinâmico;

(5) Pode operar com alto fator de potência;

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

O motor síncrono de ímã permanente é composto principalmente por vários componentes, como o rotor, a tampa e o 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 polos de ímãs permanentes de alta qualidade são colocados no rotor. Dependendo da posição do ímã permanente no rotor, os motores elétricos síncronos de ímã permanente geralmente são divididos em estrutura de rotor superficial e estrutura de rotor embutido.

A colocação de ímãs permanentes tem um impacto significativo no desempenho dos motores elétricos. Estrutura do rotor do 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, sendo adequado apenas para situações com requisitos de partida baixos e é raramente utilizado. Estrutura de rotor embutido - 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.

O início e o funcionamento de um motor síncrono de ímã permanente são formados pela interação do campo magnético gerado pelo enrolamento do estator, pelo enrolamento em gaiola de esquilo do rotor e pelo ímã permanente. Quando o motor está parado, uma corrente trifásica simétrica é aplicada ao enrolamento do estator, gerando um campo magnético rotativo no estator. O campo magnético rotativo do estator induz corrente no enrolamento em gaiola em relação à rotação do rotor, formando um campo magnético rotativo no rotor. O torque assíncrono gerado pela interação entre o campo magnético rotativo do estator e o campo magnético rotativo do rotor faz com que o rotor acelere a partir da posição parada. 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 até uma velocidade próxima à velocidade sincrona, a velocidade do campo magnético permanente do rotor e do campo magnético rotativo do estator são próximas de serem iguais. A velocidade do campo magnético rotativo do estator é ligeiramente maior do que a do campo magnético permanente do rotor, e sua interação gera torque para levar o rotor à operação sincrona. Durante a operação sincrona, não há corrente 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 tração. Pode-se inferir que o motor síncrono de ímã permanente é iniciado pelo torque assíncrono do enrolamento do rotor. Após a inicialização, o enrolamento do rotor não tem mais função, e o torque de tração é gerado pela interação entre o campo magnético gerado pelo ímã permanente e o enrolamento do estator.

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