XXIV Congresso de Iniciação Científica
Motores Elétricos Lineares Planos com Ímãs Permanentes Aplicados aos Compressores Alternativos
Otávio Augusto de Castro Alvarenga, Cláudia H. S. Inafuko, Marco A. Rocha, Renato C. Creppe Faculdade de Egenharia de Bauru, Engenharia Elétrica, Departamento de Engenharia Elétrica
otavio_augustuss@hotmail.com – Bolsa de Iniciação Científica PIBIC Palavras Chave: Motores Lineares, Compressores Alternativos, ímãs Permanentes
Introdução
Atualmente, a maioria dos compressores alternativos utilizados em sistemas de refrigeração no âmbito doméstico utiliza motores rotativos. Para o acionamento do pistão, entretanto, é necessário um movimento do tipo linear. Para que isso seja possível, diversos tipos de acoplamentos mecânicos tais como bielas, engrenagens e etc. são utilizados para proporcionar a conversão de movimentos.
Os Motores Lineares Planos (MLPs), diferentemente dos motores rotativos, são máquinas que proporcionam um movimento de translação sem a necessidade de peças auxiliares na conversão de movimentos2. Os ímãs permanentes podem aumentar a eficiência dos motores lineares, pois possibilitam o aumento do fluxo magnetico, permitindo uma maior força propulsora do motor3. Neste trabalho foi observado o desempenho dos MLPs para acionamento de compressores alternativos utilizados em sistemas de refrigeração doméstica com forças mínimas da ordem de 100N.
Material e Métodos
As simulações dos motores projetados foram feitas com o auxílio do software FEMM (Finite Element Method Magnetics). Nestas simulações foram considerados motores constituídos de chapas de aço M-19 tanto no estator como no linor. As bobinas são de fios de cobre 30 AWG. O ímã utilizado foi o NdFeB 32 por apresentar melhores resultados em relação aos ímãs de Ferrite e SmCo. Além da visualização da distribuição do fluxo magnético no motor através do software FEMM, foram traçados gráficos de Força (N) x Posição (cm) com o intuito da observação do desempenho do motor.
Resultados e Discussão
No trabalho foram estudados diversos motores. O primeiro (modelo 1) analisado tem sua distribuição de fluxo mostrada na figura 1.
Figura 1. – Modelo 1 na posição x=0,75 cm
De acordo com a simulação realizada com o FEMM, a força propulsora máxima foi de 120 N, para uma corrente elétrica de 1 A, que é um valor relativamente pequeno quando comparado com aqueles de motores sem ímãs.
Com base nas simulações do modelo 1 e com o intuito da redução de peças mecânicas, diminuição do volume e economia de energia, um novo motor dotado de molas foi projetado e simulado (modelo 2). As principais medidas são as seguintes1: altura:
9,6 cm, profundidade: 8 cm, entreferro: 0,3 cm. O resultado da distribuição de fluxo é mostrado na figura 2.
Figura 2 – Modelo 2 na posição x = 0,75 cm
A força propulsora máxima para o modelo 2 foi de 200 N, mantendo o valor da corrente em 1A.
Conclusões
Ao comparar os dois modelos, concluiu-se que aquele que apresentou melhores resultados foi o segundo modelo. A força propulsora foi maior e o sistema com molas possibilitou a redução do volume do motor, além da economia de energia visto que apenas as bobinas da esquerda são ligadas. Nos dois casos apresentados a força superou o valor mínimo necessário para a aplicação que é de 100 N.
Agradecimentos
Agradecimentos à Universidade Estadual Paulista pelo ensino e ao CNPQ/PIBIC pelo apoio financeiro.
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1 Alvarenga, O.A.C.; Creppe, R.C.; Inafuko, C.H.S.; Porto, L.G.C. e Rodrigues, J.F.. Análise por Elementos Finitos de Motores de Indução Lineares Aplicados a Compressores Alternativos. Simpósio Brasileiro de Sistemas Elétricos, Goiânia, 2012, p. 1-6.
2 Creppe, R.C Uma contribuição à Modelagem de Máquinas de Indução Lineares.Tese do doutorado apresentada à UNICAMP, 1997, 124 p.
3 Hong, E.; Lee, H. e Park, K. Linear Motor for Linear Compressor.
International Compressor Engineering Conference, Purdue University, 2002, p 1 -7.
