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PMSMs têm forte automação industrial porque alta eficiência e confiabilidade estão associadas a tais motores. Um grande número de implantações, incluindo braços robóticos, correias transportadoras e máquinas CNC usando PMSMs, fornecem torque preciso e constante e, portanto, preservam uma operação suave e precisa. Nesse sentido, isso significa que o PMSM é muito eficiente. Como tal, o consumo de energia pelo PMSM esgota menos energia. Isso ocorre porque é um ponto industrial forte onde tudo permanece contínuo.
Em geral, essas características de motores síncronos de ímã permanente incluem alta eficiência, alta densidade de potência, boa resposta dinâmica e baixo custo de manutenção. Claro, depende de ímãs permanentes. Seu campo magnético constante interage com o campo magnético da armadura do motor para produzir torque e rotação. Enquanto isso, os ímãs permanentes têm um impacto direto na eficiência e estabilidade do motor.
Alta eficiência
A alta eficiência pela qual os Motores Síncronos de Ímã Permanente, ou PMSMs, são conhecidos se deve ao fato de que nos PMSMs não há deslizamento entre os campos magnéticos do rotor e do estator; portanto, o PMSM reduz as perdas de energia. Alta eficiência significa menor custo de operação e menor consumo de energia, daí os recursos ecológicos dos PMSMs em muitas aplicações.
Densidade de alta potência
Outro grande benefício dos PMSMs é que eles têm alta densidade de potência. Isso significa que os PMSMs podem produzir uma quantidade considerável de potência em relação ao seu tamanho e peso, um recurso que é muito aplicado em aplicações onde as restrições de espaço são rigorosas. Eles podem fazer isso devido à presença de ímãs permanentes fortes em conjunto com o design otimizado do motor para fazê-los gerar altos torques a partir de fatores de forma compactos.
Boa resposta dinâmica
Os PMSMs têm excelente desempenho dinâmico, o que significa que podem responder muito rapidamente a mudanças na carga e na velocidade; portanto, é possível obter um controle muito preciso sobre a operação do motor. Isso se torna particularmente importante em aplicações que exigem controle exato e ajustes rápidos, por exemplo, robótica, máquinas CNC e veículos elétricos. Além disso, a resposta rápida dos PMSMs às entradas de controle os torna perfeitos para aplicações em que alta precisão e agilidade são necessárias.
Baixo custo de manutenção
Os PMSMs são projetados de tal forma que os custos de manutenção se tornam menores. Não há escovas e anéis coletores como em alguns outros tipos de motores; portanto, o desgaste nos componentes é menor. O design sem escovas dessas máquinas reduz a manutenção e as substituições frequentes, reduzindo assim o custo operacional de longo prazo. Além disso, a construção robusta dos PMSMs garante uma vida útil operacional mais longa e, portanto, custos reduzidos.
O processo de fabricação de ímãs permanentes é um aspecto importante no desempenho de Motores Síncronos de Ímãs Permanentes. Processos avançados são necessários para que os ímãs exibam características magnéticas desejáveis: alta coercividade, alto produto de energia magnética e boa estabilidade de temperatura. Essas são características muito importantes para garantir eficiência, confiabilidade e vida útil para PMSMs.
Com isso, práticas de fabricação inadequadas provavelmente resultarão em desempenho de baixa qualidade em ímãs, resultando em motores de baixa qualidade com maior consumo de energia e vida útil operacional reduzida.
Dos muitos processos de fabricação existentes para produzir ímãs permanentes, dois são os mais conhecidos: sinterização e colagem; cada um com diferentes vantagens e aplicações, produzindo características e desempenhos muito diferentes nos ímãs produzidos de acordo.
Processo de Sinterização
Visão geral e processo
Entre os vários métodos de produção, a sinterização se tornou uma das principais formas de produzir materiais magnéticos permanentes de elementos de terras raras. Neste processo, primeiro, o pó de ímã permanente de terras raras se comprime em um formato desejado; depois, ele passa pelo tratamento térmico em temperatura abaixo do seu ponto de fusão em controle de atmosfera. Sob a condição de tratamento térmico, as partículas serão unidas e formarão uma peça magnética inteira em um formato sólido.
1. Preparação do pó: Os materiais de terras raras, como o neodímio, são moídos em pós finos.
2. Compactação: O pó é compactado no formato desejado por um campo magnético que alinha as partículas.
3. Sinterização: O pó compacto é exposto a altas temperaturas, normalmente em uma atmosfera gerada entre 1000° a 1200° do material.
4. Resfriamento e recozimento: os ímãs sinterizados são deixados para esfriar até a temperatura ambiente e o recozimento pode ocorrer para aliviar tensões internas e melhorar as propriedades magnéticas.
5. Usinagem e revestimento: O ímã sinterizado passa por usinagem adequada para a dimensão exata e, às vezes, é fornecido revestimento para proteger contra corrosão.
Diferenciais
As vantagens da sinterização são dadas como
Processo de colagem
Visão geral e operação
Este processo de colagem é também chamado de colagem por compressão. O pó do ímã permanente, ao se misturar com o ligante, desenvolve um material composto. Então, este material, ao ser pressionado em forma, forma o desejado após ser curado.
1. Mistura: O pó magnético permanente é misturado, com o auxílio de um aglutinante como epóxi ou borracha, até formar uma mistura homogênea.
2. Compactação: Enche o molde com a mistura seguida de compactação para obter o formato e a densidade desejados.
3. Cura: A mistura compactada é então curada em temperatura geralmente elevada para que o ligante endureça e forme um ímã sólido.
4. Acabamento: Os ímãs colados também podem ser tratados com outros processos de acabamento, como usinagem e revestimento, dependendo da necessidade.
Diferenciais
O processo de colagem tem suas próprias vantagens.
Preparação simples: É um processo relativamente simples e menos complicado que a sinterização, portanto, fácil de adotar e aplicar.
Baixo Custo: O custo de produção na colagem é relativamente menor, envolvendo equipamentos e processos simples.
Campo magnético permanente A razão mais importante pela qual os ímãs permanentes são tão cruciais na criação de um campo magnético constante em PMSMs é que, diferentemente dos eletroímãs, que precisam ter um fluxo ininterrupto de energia elétrica para manter seu campo magnético funcionando, os ímãs permanentes produzem um campo magnético estável e invariável sem qualquer entrada contínua de energia.
Em PMSMs, o campo magnético permanente é essencial para a máquina; ele fornece uma interação estabilizadora com o campo magnético da armadura, levando assim à geração de torque estável.
Interação dos campos magnéticos do rotor e do estator
A base para o princípio de funcionamento do PMSM é a interação do campo magnético do ímã permanente com o campo magnético do estator do motor-armadura. Quando uma corrente elétrica passa pelos enrolamentos da armadura, um campo magnético resulta dela, interagindo com os ímãs permanentes montados no rotor e criando uma força eletromagnética - EMF - atuando como torque para acionar o motor.
A força e o alinhamento adequado dos campos magnéticos são muito críticos para a otimização de seu desempenho; portanto, o posicionamento e a qualidade dos ímãs permanentes serão uma questão de preocupação. Em outras palavras, conhecimento profundo em tecnologia de ímã permanente é um pré-requisito para o desenvolvimento e otimização de PMSMs. É assim que a tecnologia de ponta pode estimular a criação de tais motores por engenheiros capazes de atender às aplicações exigentes de hoje e abrir caminhos para a inovação de amanhã em automação industrial, transporte e conversão de energia. Esse é o futuro para PMSMs impulsionados pela inovadora tecnologia de ímã permanente: maior desempenho, maior eficiência e um potencial de aplicação mais amplo.
