Marcos Benedetti

 Motor Síncrono de Ímã Permanente 

Um Motor Síncrono de Ímã Permanente (PMSM –Permanent Magnet Synchronous Motor) é um tipo de motor elétrico que utiliza ímãs permanentes embutidos no rotor para criar um campo magnético constante. Este tipo de motor é amplamente utilizado em aplicações que requerem alta eficiência e desempenho robusto, como veículos elétricos, sistemas de ventilação, bombas e máquinas industriais.

Partes Principais do PMSM

• Rotor:
  • Ímãs Permanentes: Ímãs de alta intensidade (geralmente são utilizados materiais como neodímio-ferro-boro) são embutidos no rotor. Esses ímãs criam um campo magnético constante necessário para a operação do motor.  O eixo é a parte central do rotor que transmite a rotação para a carga mecânica conectada.
• Estator:
  • Enrolamentos do Estator: Bobinas de fio de cobre enroladas em torno das lâminas do estator. Quando a corrente alternada passa por essas bobinas, ela cria um campo magnético rotativo. As lâminas do estator são construídas  de material ferromagnético, as lâminas aumentam a eficiência do campo magnético gerado pelas bobinas.
• Carcaça:
  • Estrutura de Suporte: A carcaça protege e suporta todas as partes internas do motor, fornecendo rigidez e proteção mecânica.
  • Ventilação: Algumas carcaças possuem aberturas para permitir a circulação de ar e resfriamento.

Circuitos Auxiliares Necessários

• Driver/Controlador:
• • Inversor : Converte a corrente contínua (DC) da fonte de alimentação (como uma bateria em um veículo elétrico) em corrente alternada (AC) trifásica para alimentar os enrolamentos do estator.
  • Controle de Velocidade e Torque: Usa técnicas de modulação por largura de pulso (PWM) para controlar a frequência e amplitude da corrente AC, regulando a velocidade e o torque do motor.
• Sensores de Posição:
  • Encoders ou Resolvers: Medem a posição angular do rotor em relação ao estator para sincronizar a comutação das fases da corrente AC com a posição dos ímãs permanentes no rotor.
  • Sensores de Efeito Hall: Usados em alguns designs para detectar a posição do rotor de maneira mais simples.

Figura 1 Exemplo de Controlador de PMSM

• Sistema de Resfriamento:
• • Ventiladores ou Radiadores: Utilizados para dissipar o calor gerado durante a operação do motor, especialmente em aplicações de alta potência.
• Fonte de Alimentação/Pack de Bateria:
  • Bateria ou Rede Elétrica: Fonte de energia que fornece a corrente contínua ao inversor.
• Unidade de Controle Eletrônico (ECU):
  • Processador: Controla a operação do motor, recebendo feedback dos sensores e ajustando a saída do inversor para otimizar o desempenho do motor.

Funcionamento do PMSM

Quando a corrente AC trifásica é aplicada aos enrolamentos do estator, ela gera um campo magnético rotativo. Os ímãs permanentes no rotor seguem esse campo magnético, fazendo com que o rotor gire sincronamente com a frequência do campo magnético. A velocidade do motor é diretamente proporcional à frequência da corrente AC aplicada, e o torque é gerado pela interação entre o campo magnético do estator e os ímãs permanentes do rotor.

Vantagens do PMSM

• Alta Eficiência: Devido à ausência de perdas de excitação.
• Torque Elevado: Disponível desde o início, proporcionando uma aceleração rápida.
• Baixa Manutenção: Sem escovas ou comutadores mecânicos, o que reduz o desgaste.
• Controle Preciso: Excelente controle de velocidade e torque.

Aplicações

Os PMSM são amplamente usados em:

• Veículos elétricos
• Máquinas industriais
• Sistemas de ventilação e bombeamento
• Robótica e automação

Os motores síncronos de ímã permanente são uma escolha popular em muitas aplicações devido à sua alta eficiência, baixo custo de manutenção e excelente desempenho. A combinação de componentes bem projetados e circuitos auxiliares sofisticados permite que esses motores operem de maneira eficiente e confiável em uma variedade de ambientes.

Fontes:

• CarExpert
• ResearchGate
• ChatGpt