Projeto e Análise de Acoplamento Magnético Axial

Abstract

Acoplamentos magnéticos axiais têm sido amplamente utilizados em aplicações que exigem trans missão de torque sem contato mecânico direto, proporcionando vantagens como a eliminação de atrito, a redução de desgaste e a vedação hermética do sistema. No entanto, o projeto desses dispositivos envolve desafios relevantes, especialmente na determinação de uma geometria que maximize o torque transmitido, minimize o volume de material e garanta a operação segura dos ímãs permanentes frente à desmagnetização. Neste trabalho, propõe-se uma metodologia integrada para o projeto e a otimização de um acoplador magnético axial síncrono, combinando modelagem analítica baseada nos potenciais escalar e vetor magnético, otimização multiobjetivo por meio do algoritmo NSGA-II e validação numérica utilizando o método dos elementos finitos em 3D. O modelo analítico permite a estimativa rápida do torque magnético e das forças atuantes, enquanto o processo de otimização explora o espaço de projeto em busca de soluções de compromisso entre desempenho e viabilidade construtiva. Adicionalmente, é incorporado ao processo de projeto um critério de segurança baseado no ponto de operação dos ímãs permanentes na curva de desmag netização, garantindo uma margem adequada em relação ao joelho da curva B(H), mesmo sob condições térmicas severas. A geometria selecionada a partir da fronteira de Pareto é posterior mente validada por simulação tridimensional, apresentando boa concordância entre os resultados analíticos e numéricos. Os resultados demonstram que a metodologia proposta é eficaz para o dimensionamento de acopladores magnéticos axiais, permitindo reduzir o custo computacional nas etapas iniciais de projeto e fornecer soluções robustas do ponto de vista magnético.