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Desmagnetização em Motores Síncronos Magnéticos Permanentes (PMSM) refere-se à redução ou perda de magnetismo nos ímãs permanentes do motor. Esse fenômeno pode impactar significativamente o desempenho e a eficiência do PMSM, levando à diminuição da saída de torque, aumento do consumo de energia e potencial falha do motor. Entender as implicações da desmagnetização é crucial para manter a função motora ideal e a longevidade.
A degradação da temperatura é uma das principais causas de desmagnetização em PMSM. A operação em altas temperaturas pode fazer com que os ímãs permanentes percam magnetismo. A situação acima é verdadeira para ímãs com temperatura Curie mais baixa, de forma que a alta temperatura pode induzir a perda irreversível de magnetismo.
Sobrecorrentes podem levar o material magnético a atingir o nível de saturação e se tornar desmagnetizado. Quando o campo magnético excede o que pode ser suportado pelo material como seu magnetismo, isso leva à perda de densidade de fluxo magnético, o que impacta a operação do motor.
Campos magnéticos externos podem se tornar acoplados ao campo magnético interno do PMSM. A reorientação do domínio magnético de ímãs com acoplamento ao campo magnético interno causa desmagnetização parcial ou completa ao longo de um período de tempo.
A desmagnetização do PMSM pode resultar do envelhecimento e da fadiga do material ao longo do tempo. O ciclo térmico e o estresse mecânico devido ao uso repetido deterioram as propriedades magnéticas, reduzindo a eficácia e a eficiência geral.
A seleção de ímãs permanentes de alto desempenho deve ser feita para evitar riscos de desmagnetização. Os ímãs de neodímio-ferro-boro (NdFeB) são mais poderosos magneticamente do que os ímãs de ferrite, mas mais propensos à degradação térmica. Os ímãs de ferrite são mais estáveis em temperatura, mas menos fortes magneticamente.
Utilize graus de ímã resistentes à temperatura para a prevenção de desmagnetização de temperatura. A resistência a altas temperaturas é mantida nos graus sem perda substancial de magnetismo, e estes garantem desempenho confiável do motor sob condições variadas.
Novas tecnologias de revestimentos prolongam a resistência e a integridade de ímãs permanentes até condições ambientais de desmagnetização. Elas aplicam revestimentos do tipo epóxi ou placa de níquel como barreiras protetoras contra corrosão e desgaste mecânico.
A minimização do projeto do circuito magnético é extremamente crucial para a estabilidade do fluxo PMSM. Circuitos projetados adequadamente produzem distribuição máxima de campo, com menor saturação localizada e melhor eficiência geral do motor.
Canais de ventilação em rotores são usados para criar provisões para a liberação de calor gerado pelo funcionamento de motores. Passagens ajudam a permitir o movimento de ar através de peças delicadas para a melhor temperatura e riscos relacionados à deterioração térmica.
Uma escolha entre resfriamento a ar e resfriamento líquido é uma escolha específica da aplicação. O resfriamento líquido fornece remoção de calor superior ao resfriamento a ar com o custo de complexidade e despesa extras em relação aos sistemas de resfriamento a ar.
Adicionar sensores de temperatura ao PMSM introduz a funcionalidade de monitoramento em tempo real. Os sensores fornecem detecção precisa de condições de superaquecimento, o que permite intervenção antes que danos fatais sejam incorridos.
Algoritmos de redução térmica empregam garantias de controle do motor com base na indicação de temperatura real. Por meio da limitação dinâmica da saída de energia em altas temperaturas, os algoritmos previnem a desmagnetização por superaquecimento.
A otimização do FOC envolve a minimização da corrente do eixo d ao realizar operações de enfraquecimento de fluxo para não superaquecer excessivamente os motores e reduzir tensões em ímãs permanentes, daí sua retenção de longo prazo das propriedades magnéticas.
Os métodos de Controle Preditivo de Modelo (MPC) distribuem as perdas nos componentes do motor uniformemente para evitar o aquecimento localizado que leva ao aumento das tendências de desmagnetização.
O controle dinâmico de torque e corrente fornece balanceamento de carga em PMSM. Ao evitar solicitações abruptas de corrente ou torque, o método fornece condições operacionais estáveis benéficas para a saúde duradoura do ímã.
A configuração do rotor é um fator altamente crucial na prevenção da desmagnetização do PMSM. Topologias de ímã de camada dupla e em forma de V foram desenvolvidas para tornar o rotor extremamente forte. As duas configurações oferecem acoplamento magnético aprimorado e fluxo de vazamento reduzido, portanto, um campo magnético equalizado no motor. As duas configurações otimizam as forças magnéticas de forma que sejam distribuídas uniformemente sem concentração de estresse, resultando em desmagnetização.
A otimização da espessura do ímã é outro aspecto crítico no projeto do rotor. Ímãs mais espessos têm maior carga térmica e tensões e também são menos propensos à desmagnetização. Muita espessura, no entanto, aumentará o peso e a inércia, afetando a dinâmica do motor. Um equilíbrio entre a espessura do ímã e a eficiência do motor é, portanto, necessário para aumentar a resistência contra a desmagnetização sem reduzir a eficiência.
Escudos antidesmagnetização que são integrados em conceitos de design de motor são extremamente úteis para desmagnetizar ímãs permanentes devido a condições externas indesejáveis. A colocação estratégica de escudos permite que os ímãs sejam protegidos de campos magnéticos externos e tensões mecânicas que podem afetar seu desempenho. A separação física de ímãs e zonas de interferência potencial por tais escudos é responsável por manter a integridade dos ímãs e as propriedades magnéticas necessárias que são cruciais para o desempenho satisfatório dos motores.
Duas das principais razões para a desmagnetização de PMSM são vibração e estresse mecânico. A instalação de sistemas de amortecimento de vibração, como suportes elastoméricos ou amortecedores, elimina as vibrações acopladas com os elementos do motor. A instalação de aparelhos de alívio de tensão, como acoplamentos flexíveis ou membros complacentes na estrutura do motor, também sobrecarrega as cargas mecânicas de forma mais uniforme na estrutura. Ambas as medidas eliminam a propensão à fadiga mecânica em direção à desmagnetização.
A incorporação de sistemas de diagnóstico de falhas em tempo real melhora a manutenção operacional porque permite a identificação antecipada de possíveis falhas no PMSM. Os sistemas utilizam sensores avançados e algoritmos de diagnóstico para monitorar parâmetros-chave, como temperatura, vibração e correntes. Ao detectar anomalias em tempo real, os operadores podem alternar para March antes que as condições piorem para falhas graves, causando desmagnetização.
Políticas de manutenção preventiva devem ser instaladas para atingir a confiabilidade de PMSM a longo prazo. Inspeções de manutenção preventiva e inspeções regulares permitem a determinação de componentes de desgaste que, quando negligenciados, resultam em desmagnetização. A limpeza dos sistemas de resfriamento, a verificação dos contatos elétricos e a verificação do alinhamento das peças móveis devem ser realizadas na manutenção. A manutenção periódica permite que os operadores atinjam a vida útil máxima possível do PMSM, minimizando os riscos de desmagnetização.
ENNENG fornece soluções PMSM personalizadas para maior torque, eficiência e resistência à desmagnetização. Motores ENNENG possuem barreiras anti-desmagnetização e amortecimento de vibração para operação silenciosa. Suportado por monitoramento em tempo real e manutenção preditiva, ENNENG garante motores confiáveis e de alto desempenho com inovação apoiada por pesquisa e desenvolvimento contínuo.
