Projeto de motor de ímã permanente utilizando ferrite na configuração de ímãs enterrados

Abstract

O objetivo deste trabalho foi propor um projeto alternativo para um motor de ímãs permanentes de 11 kW, na carcaça 132S, operando a 1500 rpm. O motor proposto será comparado com o motor WMagnet da WEG que utiliza ímãs de NdFeB na configuração de ímãs internos. O projeto alternativo proposto utiliza ímãs de ferrite na configuração de ímãs enterrados, objetivando uma redução no custo do motor. Devido a baixa remanência do ferrite em comparação ao NdFeB é fundamental que exista uma concentração de fluxo no entreferro do motor, o que é alcançando a partir de 6 pólos. Para esta configuração é necessária a utilização de um eixo de material não-ferromagnético, garantindo assim que o fluxo dos ímãs seja enlaçado pelo enrolamento do estator. No estator, serão analisadas duas possibilidades de enrolamento, camada única, opção escolhida devido à redução de custo de fabricação, e camada dupla. As comparações serão feitas através de simulações baseadas em cálculos de elementos finitos. Destas simulações chegou-se a conclusão que o motor proposto de ferrite apresenta correntes de carga 6% mais elevadas e rendimento 1,4% menor que o motor WMagnet. O custo final do motor ficou 17% menor, considerando apenas o custo de materiais, e 22% menor, considerando os custos de fabricação. The objective of this work was to propose an alternative project for a permanent magnet motor, 11 kW output, 132S frame, 1500 rpm nominal speed. The proposed motor will be compared with WEG's WManget motor that uses interior NdFeB magnets. The alternative proposed motor uses buried ferrite magnets, in order to reduce the cost of the motor. Due lower remanet flux-density of ferrite, compared to NdFeB it is essential a flux concentration at airgap, which is reached from 6 polos. For this configuration, it is necessary to use a shaft of non-ferromagnetic material, ensuring the magnets flux cross the airgap. About winding, it will be analised two possibilities of winding, single layer, chosen option due manufacturing cost reduction, and double layer. The comparison between the proposal motor and WMagnet will be based on finite element calculation. From theses simulations, it was noticed that the ferrite proposal motor has load current 6% higher and efficiency 1.4% lower than WMagnet motor. The final cost of the motor is 17% lower, considering only the materials costs, and 22% lower, considering manufectoring costs.