Avaliação de materiais ferromagnéticos para um motor síncrono com rotor externo

Abstract

Brushless permanent magnet motors, also called brushless motors, have been gaining space in recent years, mainly because of their efficiency is higher than others motor types. External rotor configuration has been an attractive choice for vehicle traction systems because the rotor can be attached directly to the wheel. The magnets are the main sources of excitation and the cores are made of materials with high magnetic permeability. These characteristics create opportunities to improve the electrical efficiency. In this work, evaluations of different ferromagnetic materials of a synchronous motor with permanent magnets in an external rotor are performed by means of magnetic induction and torque analyses. The application of the evaluated machine is in electric traction for an average power range from 250W to 500W. The performance analysis is made through a computational program based on the finite element method. It was possible to identify alternatives to reduce losses by using different combinations of Neodymium Iron Boron magnets and silicone steels, according to the application requirements.

Os motores de ímãs permanentes sem escovas, também chamados de motor Brushless, vêm ganhando espaço nos últimos anos principalmente pela sua eficiência em relação aos outros tipos de motores. A configuração com o rotor externo tem sido atrativa para os sistemas de tração dos veículos, já que o rotor pode ser conectado diretamente na roda. Como a principal fonte de excitação são os ímãs, existem a possibilidade dos núcleos serem constituídos por materiais de alta permeabilidade magnética, geram oportunidades na melhoria da eficiência elétrica, e desta forma a avaliação do desempenho desses materiais se torna importante. Neste trabalho, é realizada uma avaliação de diferentes materiais ferromagnéticos de um motor síncrono de ímãs permanentes com rotor externo por meio da análise das induções magnéticas e do torque eletromagnético, visando a aplicação da máquina em tração elétrica na faixa de potência média de 250W a 500W. Os estudos de desempenho são realizados utilizando-se um programa computacional baseado no método dos elementos finitos no qual foi possível identificar alternativas para a redução das perdas, utilizando diferentes combinações de ímãs de Neodímio-Ferro-Boro e aço silício, atendendo os requisitos da aplicação.