Análise experimental do efeito da relutância em um polo excitado em alta frequência.

Abstract

A crescente demanda por sistemas motrizes mais eficientes impulsiona o desenvolvimento de tecnologias que permitem aprimorar o desempenho de máquinas elétricas sem recorrer a materiais de alto custo. Investiga-se experimentalmente o efeito da relutância, no qual um polo é excitado em alta frequência (acima de 20 kHz) a fim de gerar um campo magnético alternado capaz de produzir forças mensuráveis no entreferro. Para essa análise, foi desenvolvida uma planta experimental composta por um conjunto núcleo–bobina, um sistema de acionamento baseado em ponte H com alta taxa de comutação e um arranjo mecânico equipado com uma célula de carga para a medição das forças resultantes. Ensaios foram conduzidos variando a frequência de excitação, o número de espiras e o afastamento mecânico entre as partes magnéticas. Os resultados obtidos evidenciam o surgimento de componentes de força no sentido do campo magnético e na direção de redução da relutância magnética, avaliando a viabilidade do conceito e estabelecendo alguns parâmetros construtivos relevantes para estudos futuros voltados à implementação de máquinas de relutância excitadas em alta frequência.

The growing demand for more efficient drive systems drives the development of technologies that enable improved performance of electric machines without relying on high-cost materials. The reluctance effect is experimentally investigated, in which a pole is excited at high frequency (above 20 kHz) in order to generate an alternating magnetic field capable of producing measurable forces in the air gap. For this analysis, an experimental setup was developed consisting of a core–coil assembly, a drive system based on an H-bridge with a high switching rate, and a mechanical arrangement equipped with a load cell for measuring the resulting forces. Tests were conducted by varying the excitation frequency, the number of turns, and the mechanical spacing between the magnetic parts. The results obtained show the emergence of force components in the sense of the magnetic field and in the direction of reduction of magnetic reluctance, assessing the feasibility of the concept and establishing some construction parameters relevant for future studies aimed at the implementation of reluctance machines excited at high frequency.