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Por que tantas pessoas optam por usar motores de ímã permanente agora só por causa deles economia de energia, que pode chegar a cerca de 20%? Hoje vou explicar a influência da geometria e tolerância dos ímãs de motores de ímã permanente na largura dos ímãs do motor.
Em um anel de circuito magnético fixo, quando a espessura do aço magnético aumenta, ele diminui o entreferro entre o rotor e o estator. Por exemplo, aumentar a espessura em 1 mm diminuiria o entreferro na mesma quantidade e, correspondentemente, aumentaria o fluxo magnético efetivo, já que um campo magnético mais forte pode ser mantido através do entreferro reduzido.
Com um aumento do fluxo magnético efetivo, a velocidade sem carga do motor tende a diminuir. Por exemplo, se a espessura aumentar em 10%, a velocidade sem carga pode diminuir em aproximadamente 5-7%, dependendo do projeto do motor. Simultaneamente, a corrente sem carga diminui à medida que o motor requer menos energia para superar as perdas internas, reduzindo potencialmente em 3-5%. Este acoplamento magnético aprimorado resulta em uma operação mais eficiente do motor em condições sem carga.
A maior espessura e o fluxo magnético mais alto podem aumentar a eficiência máxima do motor em até 2-3%. O benefício, no entanto, tem algum custo. Maior atração magnética aumenta as vibrações de comutação que podem exigir mecanismos de amortecimento adicionais. A curva de eficiência do motor se torna mais íngreme: o motor opera de forma ideal dentro de uma faixa estreita de velocidades e cargas. Isso pode reduzir a utilidade geral do motor para aquelas aplicações que exigem carga variável.
No aço magnético, há uma grande necessidade de garantir espessura uniforme porque, na distribuição igual do campo magnético, o desequilíbrio mecânico causa vibração. Por exemplo, mudanças na espessura de cerca de 0.1 mm resultam em aumento da amplitude de vibração de cerca de 2-3%, o que certamente prejudica o desempenho do motor e sua vida útil. Assim, a espessura uniforme ajuda a atingir operações suaves e aumenta a expectativa de vida do motor.
Para motores sem escovas, a folga cumulativa entre os ímãs deve ser controlada com muito rigor. Uma folga total de mais de 0.5 mm pode não permitir a instalação e o alinhamento adequados. Se a folga for muito pequena, a instalação se torna problemática devido ao aperto. Por outro lado, uma folga muito grande pode resultar em vibrações consideráveis e uma perda na eficiência do motor de até 5-10%. Isso ocorre porque o desalinhamento afeta a eficácia da detecção da posição do rotor pelo sensor Hall e, como tal, ocorre baixa eficiência de comutação com aumento de perdas de energia.
Os elementos Hall utilizados para estabelecer a posição do rotor dependem do alinhamento exato com os ímãs. Um desalinhamento de apenas 0.2 mm pode resultar em um erro de tempo de vários graus, impactando negativamente a eficiência e o desempenho do motor. O posicionamento preciso garante que o motor opere com suavidade e eficiência e minimiza a possibilidade de desgaste indevido.
Em motores de escova, há lacunas intencionais entre ímãs para permitir comutação mecânica. Essas lacunas são usadas como zonas de transição nas quais as escovas podem mudar os contatos sem causar um arco ou desgaste severo. Geralmente, uma lacuna de cerca de 0.3-0.5 mm é mantida para equilibrar a comutação eficiente com a estabilidade mecânica.
O rigoroso processo de instalação garante que os ímãs sejam corretamente encaixados dentro do conjunto do motor. Pequenos erros percentuais na largura ou posicionamento do ímã podem resultar em grandes problemas de desempenho. Por exemplo, se um ímã for instalado incorretamente, estando fora de até 0.2 mm, isso causará um deslocamento do rotor, com consequências como vibração adicional e perda de eficiência de 3-5%.
Se for muito grande, pode resultar em uma instalação ruim, trazendo estresse mecânico ao motor e possíveis danos. Se for muito pequeno, a mudança na operação pode causar o desalinhamento do ímã, aumento da vibração e, portanto, uma grande queda na eficiência. A largura adequada garante que os ímãs fiquem no lugar certo e operem com eficiência.
Chanfrar as bordas do aço magnético reduz a velocidade da mudança de um campo magnético em sua área de borda, o que ajuda a minimizar as vibrações de pulso. O chanframento para um raio de 0.5 mm pode reduzir a amplitude de vibração em 2-4% e fornecer um funcionamento mais suave para o motor. Poucas informações sobre chanframento geralmente resultam em saltos no campo magnético e aumento de pulsações e ruído.
Chanfradura é geralmente acompanhada por uma perda no fluxo magnético. Por exemplo, uma chanfradura de tamanho 0.8 mm pode levar a cerca de 0.5-1.5% de perda de fluxo magnético. Isso tem que ser considerado contra o benefício de uma redução de vibração e, portanto, suavidade na operação.
Alterar o tamanho do chanfro pode equilibrar o magnetismo residual e a pulsação. Por exemplo, reduzindo ligeiramente o tamanho do chanfro, o magnetismo residual é aumentado em 1 a 2%, o que seria útil para condições em que há baixo magnetismo residual, mas isso deve ser tratado com cautela, pois pode ocorrer um aumento acentuado na amplitude da pulsação.
O tamanho do chanfro afeta diretamente o fluxo magnético efetivo. Enquanto um chanfro maior reduz o fluxo ligeiramente, ele ajuda na operação mais suave. Um chanfro menor retém mais fluxo, mas pode levar a vibrações aumentadas. O tamanho ideal do chanfro, como 0.5-0.7 mm, pode manter o trade-off entre alta eficiência e baixa vibração para desempenho ideal do motor.
As velocidades e correntes sem carga dos motores CC estão relacionadas ao magnetismo residual. Por exemplo, se um motor tem magnetismo residual mais alto, então a velocidade sem carga pode ser reduzida em 5-10% devido ao maior valor do fluxo magnético. Isso, por sua vez, torna a corrente sem carga menor, geralmente 10-15% menor do que para motores com menor magnetismo residual, já que neste ponto operacional o motor tem menos resistência elétrica.
Quanto maior o magnetismo residual, maior o torque máximo que um motor pode atingir. Sob condições particulares, se o magnetismo residual for otimizado, é possível atingir um aumento de até 20% no torque. A eficiência do motor também melhora; é possível ter um aumento de 5-10% na eficiência nos pontos de pico de eficiência. Estes, no entanto, precisam ser equilibrados com a possibilidade de aumento de vibração e ruído.
A velocidade sem carga e o torque máximo são índices importantes que refletem o desempenho do motor. Em tal teste, por exemplo, diz-se que um motor CC está em sua velocidade operacional ótima de 3000 RPM com um torque máximo de 1.5 Nm. Desvios desse ótimo darão uma ideia da variação no magnetismo residual e da saúde do motor. Esses testes geralmente envolvem a medição da resposta sob condições de carga controladas e que as métricas de desempenho estejam dentro dos padrões esperados.
A coercividade afeta tanto a resistência do ímã à desmagnetização quanto sua estabilidade operacional em temperaturas elevadas. Um ímã com alta coercividade, por exemplo, 1000 kA/m, pode suportar temperaturas mais altas sem perder suas propriedades magnéticas. Isso permite um design de ímã mais fino, reduzindo o peso e o tamanho geral do motor. Por outro lado, os ímãs com menor coercividade podem exigir um aumento de espessura de 10 a 20% para manter a estabilidade e evitar a desmagnetização, especialmente em ambientes de alta temperatura.
As necessidades operacionais e o custo decidiriam os valores de coercividade ideais. Em aplicações normais, por exemplo, 800-1000 kA/m seriam adequados para manter a estabilidade e o desempenho. Fazer o motor com coercividade excessivamente alta exigirá muitos recursos e geralmente não é necessário, desde que a temperatura operacional do motor permaneça na faixa moderada. Assim, os valores de coercividade devem corresponder aos seus requisitos de aplicação específicos para evitar custos de material excessivamente caros e utilizar os recursos de forma eficiente.
A planura na curva de eficiência do motor é um fator-chave na avaliação de desempenho. Uma curva de eficiência relativamente plana significa que, em uma ampla faixa de condições operacionais, o desempenho é consistente. Por exemplo, um motor cuja curva de eficiência permanece entre 85-90% em toda a sua velocidade é desejável em relação a outro cujo pico é de 92%, mas cai para 75% em outras velocidades. Essa consistência é crucial em aplicações que precisam de desempenho confiável por meio de cargas e velocidades variáveis.
Em aplicações do mundo real, especialmente para motores de cubo em veículos elétricos, a planura da curva de eficiência afeta diretamente o desempenho. Por exemplo, em condições de estrada tão variadas como subidas ou superfícies ruins, o motor com uma curva de eficiência mais plana fornecerá potência mais confiável e melhor uso de energia. Por exemplo, um motor de cubo que opera com 85% de eficiência em superfícies planas e inclinadas fornecerá melhor alcance geral e desempenho em comparação com um cuja eficiência cai drasticamente em inclinações. Isso se traduz em um passeio mais suave e consumo de energia mais previsível, crucial para a operação prática do veículo.
Sua linha de produtos foi feita com uma variedade de designs, considerando a melhoria do desempenho dos motores de ímã permanente com base no formato e na tolerância dos ímãs do motor.
Devido à grande influência que faz a diferença nos ímãs do motor de ímã permanente que determina a tendência geral de seu desempenho, torna-se importante para ENNENG para fornecer a expertise necessária com produtos especializados.
Os motores de ímã permanente da ENNENG são bem projetados, até os mínimos detalhes em forma e tolerâncias apertadas. Isso, por sua vez, aumentará a eficiência dos motores por menos consumo de energia e mais potência de saída.
Empregar apenas as mais recentes técnicas de fabricação, juntamente com excelente material, garante que a consistência no formato e nas dimensões de todos os ímãs de motor fabricados pela ENNENG forneçam variação mínima nos resultados. A precisão no formato e na tolerância do ímã tem uma ótima relação com operação mais suave, baixa vibração e alta confiabilidade geral.
Além disso, o produto da ENNENG pode ser personalizado em formato de ímã e tolerância de acordo com os requisitos detalhados dos clientes. Isso significaria uma ampla latitude para os clientes otimizarem o desempenho do motor em suas aplicações.
A ENNENG os produtos garantem que o formato e a tolerância dos motores de ímã permanente tenham impactos muito grandes no desempenho do motor. A produção de produtos na empresa vem com formatos definidos e tolerâncias rígidas que podem permitir eficiência avançada, economia de energia e também maior confiabilidade. Uma opção também é personalizar, permitindo que o cliente faça modificações para o melhor ajuste para melhorar o desempenho do motor.
