Os itens que abordaremos neste capítulo são:
Precisão de velocidade/suavidade/vida útil e facilidade de manutenção/geração de poeira/eficiência/calor/vibração e ruído/medidas de exaustão/ambiente de uso
1. Giroestabilidade e precisão
Quando o motor é acionado a uma velocidade constante, ele manterá uma velocidade uniforme devido à inércia em altas velocidades, mas variará de acordo com o formato do núcleo do motor em baixas velocidades.
Em motores brushless com ranhuras, a atração entre os dentes da ranhura e o ímã do rotor pulsa em baixas velocidades. No entanto, no caso do nosso motor brushless sem ranhuras, como a distância entre o núcleo do estator e o ímã é constante na circunferência (o que significa que a magnetoresistência é constante na circunferência), é improvável que produza ondulações mesmo em baixas tensões.
2. Vida útil, facilidade de manutenção e geração de poeira
Os fatores mais importantes na comparação entre motores com escovas e sem escovas são a vida útil, a facilidade de manutenção e a geração de poeira. Como a escova e o comutador entram em contato quando o motor com escovas está girando, a parte de contato inevitavelmente se desgastará devido ao atrito.
Como resultado, todo o motor precisa ser substituído e a poeira proveniente do desgaste se torna um problema. Como o próprio nome sugere, os motores sem escova não possuem escovas, portanto, têm maior vida útil, são mais fáceis de manter e produzem menos poeira do que os motores com escova.
3. Vibração e ruído
Os motores com escovas produzem vibração e ruído devido ao atrito entre a escova e o comutador, enquanto os motores sem escovas não. Os motores sem escovas com ranhuras produzem vibração e ruído devido ao torque das ranhuras, mas os motores com ranhuras e os motores de copo oco não.
O estado em que o eixo de rotação do rotor se desvia do centro de gravidade é chamado de desbalanceamento. Quando o rotor desbalanceado gira, vibrações e ruídos são gerados e aumentam com o aumento da velocidade do motor.
4. Eficiência e geração de calor
A relação entre a energia mecânica de saída e a energia elétrica de entrada é a eficiência do motor. A maior parte das perdas que não se convertem em energia mecânica se transforma em energia térmica, o que causa o aquecimento do motor. As perdas do motor incluem:
(1). Perda de cobre (perda de potência devido à resistência do enrolamento)
(2). Perda no ferro (perda por histerese no núcleo do estator, perda por correntes parasitas)
(3) Perda mecânica (perda causada pela resistência ao atrito dos rolamentos e escovas e perda causada pela resistência do ar: perda por resistência ao vento)
A perda de cobre pode ser reduzida aumentando a espessura do fio esmaltado para diminuir a resistência do enrolamento. No entanto, se o fio esmaltado for muito grosso, os enrolamentos ficarão difíceis de instalar no motor. Portanto, é necessário projetar a estrutura do enrolamento de forma adequada ao motor, aumentando o fator de ciclo de trabalho (a relação entre a área do condutor e a área da seção transversal do enrolamento).
Se a frequência do campo magnético rotativo for maior, as perdas no ferro aumentarão, o que significa que a máquina elétrica com maior velocidade de rotação gerará muito calor devido a essas perdas. Dentre as perdas no ferro, as perdas por correntes parasitas podem ser reduzidas com o afinamento da chapa de aço laminada.
Em relação às perdas mecânicas, os motores com escovas sempre apresentam perdas mecânicas devido à resistência ao atrito entre a escova e o comutador, enquanto os motores sem escovas não as apresentam. Quanto aos rolamentos, o coeficiente de atrito dos rolamentos de esferas é menor do que o dos mancais de deslizamento, o que melhora a eficiência do motor. Nossos motores utilizam rolamentos de esferas.
O problema com o aquecimento é que, mesmo que a aplicação não tenha limite de calor em si, o calor gerado pelo motor reduzirá seu desempenho.
Quando o enrolamento aquece, a resistência (impedância) aumenta e a corrente elétrica encontra dificuldades, resultando em uma diminuição do torque. Além disso, quando o motor aquece, a força magnética do ímã é reduzida pela desmagnetização térmica. Portanto, a geração de calor não pode ser ignorada.
Como os ímãs de samário-cobalto apresentam menor desmagnetização térmica do que os ímãs de neodímio devido ao calor, eles são escolhidos para aplicações em que a temperatura do motor é mais elevada.
Data da publicação: 21/07/2023