Home > No motor PM > A anatomia e funcionalidade dos eixos de motores elétricos (em PMSMs)

A anatomia e funcionalidade dos eixos de motores elétricos (em PMSMs)

2023-12-06 16:13:56

By

    Compartilhar com:

No mundo da maquinaria elétrica, existe um herói invisível que alimenta silenciosamente inúmeros dispositivos e sistemas industriais: o motor haste. Embora muitas vezes ofuscado pelos seus homólogos mais visíveis, o eixo do motor desempenha um papel vital na conversão de energia eléctrica em energia mecânica e impulsiona o nosso mundo moderno. O despretensioso eixo do motor é o elo crítico entre o motor e a carga acionada, transmitindo torque e permitindo que vários mecanismos operem perfeitamente. Neste artigo, exploraremos a anatomia de um eixo de motor, sua função e os principais fatores a serem considerados ao selecionando o eixo certo para desempenho e eficiência ideais.

O eixo do motor é um elemento crucial na maioria dos mecanismos rotativos. Ao determinar o material ideal para a produção de eixos de motores, vários fatores como custo e defeitos de material devem ser considerados. Essencialmente, o eixo do motor serve como o componente central de um motor.

O eixo do motor é uma estrutura cilíndrica que se estende desde o motor e sua carcaça. Sua principal função é transferir energia do motor para a aplicação pretendida. Os eixos de pinos de precisão funcionam com velocidade e torque, e há inúmeras opções disponíveis de fabricantes, distribuidores, fornecedores e empresas.

Além disso, o eixo do motor atua como componente de rolamento localizado no centro da pilha do rotor, o que facilita a transmissão do torque gerado eletricamente através da configuração positiva correspondente.

 

Motor sem engrenagem

O que é um eixo de motor?

O principal componente da maioria dos dispositivos rotativos é o eixo do motor. Um eixo é uma seção mecânica para transformar a rotação e o torque. O tamanho do eixo influencia significativamente o torque nestes dispositivos. Portanto, a modelagem precisa e a prototipagem de eixos são essenciais para todas as aplicações.

 

Além da necessidade de montagem do rotor e de vários acessórios, o projeto do eixo do motor depende muito da abordagem de resfriamento escolhida para o dispositivo elétrico. Em particular, com motores elétricos maiores e eixos de motor correspondentemente mais longos e maiores, um eixo oco pode oferecer novas possibilidades de design tanto para a construção leve como para o sistema de refrigeração.

Vários mecanismos são empregados para transferir o torque da eletricidade para a saída cinética na transmissão, impulsionando assim o dispositivo. Dada a alta velocidade de rotação superior a 20,000 rpm e os torques significativos envolvidos, os eixos do motor devem suportar cargas extremamente elevadas. Isso exige o uso de componentes pesados ​​que também atendam a requisitos rigorosos de design leve.

O que é o aterramento do eixo?

O aterramento do eixo evita que a energia danifique componentes delicados do motor. Esses dispositivos fornecem um caminho mais seguro para o aterramento, desviando a energia elétrica dos componentes vulneráveis ​​do motor com baixa resistência, como os rolamentos do motor.

 

Construção de eixos de motor

Escolher o material certo pode melhorar a confiabilidade. Ao considerar o melhor material para o equipamento e seu eixo, o custo deve ser a primeira consideração.

Os materiais típicos usados ​​para eixos de motores são aço-carbono, mas quando alta resistência é necessária, ligas de aço como cromo vanádio, níquel e aços níquel-cromo são usados.

A maioria dos fabricantes de motores usa aço SAE 1045 laminado a quente (HRS) ou laminado a frio (CRS). O C1045 é um aço de médio carbono e média resistência disponível na forma forjada ou normalizada. Este aço tem a quantidade certa de tenacidade, resistência e resistência ao desgaste. Visite aqui para ver seu processo de fabricação.

Pode ser usado em parafusos, eixos, virabrequins, bielas forjadas, engrenagens leves, barras de torção, bielas e muito mais.

Outras substâncias incluem SAE 1137 vulcanizado, SAE 1117, SAE 1144, SAE 1018 laminado a frio e SAE 1035 laminado a quente. Pastas de moagem de qualquer substância podem ser usadas em tornos CNC específicos.

Em geral, os aços vulcanizados e laminados a frio podem ter um custo mais elevado, até 15%, em comparação com os aços laminados a quente, mas oferecem desempenho superior. É fundamental realizar testes de usinagem para controlar eventuais gastos adicionais. Como cada unidade de eixo tem um desempenho diferente, não existem substâncias estabelecidas ou métodos de manutenção de usinagem.

Ao considerar o custo por libra, o aço carbono simples laminado a quente é mais econômico do que o aço vulcanizado laminado a frio. No entanto, surgem certos desafios quando se utilizam materiais laminados a quente. Devido à falta de monitoramento do diâmetro externo (DE) durante o processo de laminação, o material laminado a quente normalmente requer um dimensionamento maior.

Os fabricantes de automóveis precisam avaliar se o aumento do tamanho e o menor custo do material das barras laminadas a quente superam as vantagens das barras laminadas a frio.

Os materiais laminados a quente geralmente apresentam tensões residuais, pontos duros e moles, vazios e outros defeitos de material, o que pode levar a dificuldades de processamento. Alguns aços de alta resistência possuem uma camada externa endurecida, tornando-os menos resistentes quando usados ​​com eixos.

A realização de testes auxilia na escolha da melhor substância entre CRS, HRS, materiais vulcanizados e não vulcanizados.

Os Serviços de Reparo Eletromecânico Industrial, ou IER Services, foram criados em 2011 para fornecer serviços de reparo rápidos e eficazes para todos os tipos de instrumentos eletromecânicos, incluindo motores CC e CA, inversores de frequência variável, bombas, balanceamento dinâmico e muito mais. Eles também oferecem suporte a serviços de calibração de eixo.

Eles não apenas fornecem serviços de fixação de eixos de motores de qualidade aos seus clientes, mas também oferecem eixos de motores especiais para outras válvulas, bombas, motores e sistemas hidráulicos.

Materiais disponíveis para construção do eixo do motor

-Liga de aço

-Alumínio

-Cobre berílio

-Latão

-Bronze

-Aço carbono

-Cobre

-Níquel

Fabricação de eixo de motor

Conforme mencionado anteriormente, a maioria dos fabricantes de motores usa SAE 1045 em aço laminado a frio (CRS) ou aço laminado a quente (HRS). Com base no custo por libra, o material de aço carbono laminado a quente é mais barato do que o material laminado a frio. No entanto, fatores como tamanho precisam ser considerados no processo de laminação.

Os fabricantes de equipamentos elétricos precisam estimar se as barras laminadas a quente com menores custos de material e dimensões maiores são mais ou menos dispendiosas do que as barras laminadas a frio.

Substâncias laminadas a quente são mais problemáticas de usinar devido às suas características de pontos fracos, pontos duros, vazios, tensões residuais e outros defeitos de material. A principal desvantagem de alguns aços de alta resistência é que a parte mais dura é apenas a camada externa. Assim, uma vez que o eixo é usinado, o sistema perde resistência.

São necessários testes de máquina para selecionar a melhor opção entre os diversos materiais. (Alguns fabricantes de motores utilizam CRS vulcanizado devido às dificuldades de utilização do HRS).

Motor BLDC e PMSM

A importância do alinhamento do eixo do motor

O alinhamento adequado do eixo do motor aumenta a vida útil do equipamento rotativo. Isto só pode ser conseguido projetando com precisão os componentes com maior probabilidade de não funcionarem dentro dos limites aceitáveis ​​do projeto.

O Escritório de Fabricação Avançada do Departamento de Energia dos EUA forneceu diretrizes e recomendações para fatores críticos relacionados ao alinhamento e desalinhamento. A seguir está um resumo de dicas importantes a serem consideradas em relação ao alinhamento do eixo do motor:

Embora o desalinhamento não tenha um impacto significativo na eficiência, garantir o alinhamento adequado do eixo pode aumentar a eficiência e a suavidade da transferência de energia do motor para o equipamento acionado. O desalinhamento ocorre quando as linhas centrais do eixo do motor e do dispositivo acionado não coincidem. Isto pode levar a ruído adicional, vibração, falha prematura de rolamentos, acoplamentos ou eixos e aumento da temperatura dos rolamentos e acoplamentos.

Tipos de desalinhamento do eixo do motor

O desalinhamento angular ocorre quando o motor é montado em ângulo em relação ao equipamento acionado. Se os centros do equipamento seguidor e do eixo do motor forem estendidos, eles realmente se cruzarão em vez de seguirem ou se sobreporem à linha central padrão. Em contraste com a inclinação de um eixo de máquina fixo, o “espaço” (diferença de espaço entre as superfícies de acoplamento) ou diferença de inclinação do eixo do motor pode ocorrer verticalmente, horizontalmente ou em ambas as direções. O desalinhamento angular pode causar sérios danos aos equipamentos e motores acionados.

O desalinhamento paralelo ocorre assim que as linhas centrais de dois eixos estão em uma configuração paralela, mas não na mesma linha. O desalinhamento paralelo pode assumir duas formas; os eixos podem ser deslocados verticalmente (localizados em alturas diferentes), horizontalmente (deslocados para a esquerda ou direita) ou ambos.

O desalinhamento combinado ocorre quando o eixo do motor está paralelo e desalinhado angularmente. Este é o desalinhamento mais comum no sistema.

Medidas recomendadas para desalinhamento do eixo do motor

Aqui serão apresentadas algumas medidas recomendadas para desalinhamento do eixo do motor:

-Verifique anualmente o alinhamento do eixo de todos os equipamentos críticos para a produção.

-Verifique se há desalinhamento nos instrumentos recém-instalados devido ao assentamento da fundação 3 a 6 meses após terem sido colocados em serviço.

-Controle a vibração e a tendência ao aumento da vibração, que é o principal sinal de desalinhamento. O desalinhamento pode ser causado por aperto insuficiente dos parafusos, assentamento da fundação ou falha do eixo de saída.

-Use métodos de manutenção preditiva, incluindo análise de espectro e testes de vibração, para distinguir entre desalinhamento de eixo, desgaste de rolamento ou vibração induzida eletricamente.

 

Características do eixo do motor

De acordo com as necessidades do usuário, o eixo do motor pode ser transformado em eixo oco ou sólido.

-O design leve está disponível em tubos e em versão integrada.

-Várias combinações de materiais são possíveis.

-O eixo do motor está pronto para instalação ou como componente semiacabado próximo ao seu contorno final.

-Peso leve (economizando recursos) e alta capacidade de transmissão

-Splines podem ser alterados de acordo com os requisitos do cliente

O eixo do motor em motores síncronos de ímã permanente desempenha um papel crucial na garantia de um desempenho eficiente e confiável. Seu projeto, incluindo considerações de montagem, acessórios, refrigeração e capacidade de carga, é essencial para otimizar a funcionalidade do motor. Ao compreender a importância do alinhamento adequado do eixo e resolver quaisquer problemas de desalinhamento, os fabricantes de motores podem mitigar problemas como aumento de ruído, vibração e falha prematura de componentes. Em última análise, um eixo de motor bem projetado e devidamente alinhado contribui para a eficiência geral e a longevidade dos motores síncronos de ímã permanente, abrindo caminho para avanços em vários setores que dependem de sistemas de propulsão elétrica.

PRODUTO RELACIONADO