Aula 42 - Energização de motores com ímãs permanentes sem escovas

Princípios de motores com ímãs permanentes

Figura 1 - Estrutura básica de motor de
imas permanentes de dois polos
e respectivas bobinas. 

Um problema dos motores CC convencionais são as escovas, devido ao desgaste e centelhamento produzido. Uma alternativa é introduzir no rotor um ímã permanente que faz as vezes da armadura. Obviamente não se tem mais a possibilidade de controle através da variação do respectivo campo magnético. Abrem-se, no entanto, outras possibilidades de acionamento, com o aumento do número de polos. O funcionamento do motor, no entanto, depende de um conversor eletrônico que faça a adequada alimentação dos enrolamentos do estator. A figura 01 ilustra um motor com 2 polos e as respectivas bobinas do estator. 

Figura 2 - Motor com ímã
permanente com 4 polos. 

Com a energização sequêncial de cada bobina cria-se um campo resultante que impõe um deslocamento no rotor, buscando o devido alinhamento, o que leva à rotação do eixo.  Motores assim simples são normalmente utilizados em brinquedos e sistemas de baixo custo, como ventiladores para computadores. No entanto o motor de 2 polos, embora possa operar em elevadas velocidades, apresenta elevada ondulação de torque.  Com o aumento do número de pólos é possível obter um comportamento mais plano do torque embora, normalmente, isso implique numa redução da velocidade. A figura 2 mostra um motor com 4 polos.  A redução da velocidade decorre da dificuldade de se conseguir desmagnetizar a bobina antecessora ao mesmo tempo em que se alimenta a bobina seguinte. Observe que o campo ainda produzido pela bobina anterior produz um torque que se opõe à rotação desejada.  A minimização deste efeito exige que o conversor que alimenta o motor seja capaz de levar a zero da maneira mais rápida possível a corrente da bobina que está sendo desligada, o que justifica o uso de topologias classe D.

Figura 3 - Inversor trifásico
para acionamento de motor
de 2 polos (3 enrolamentos de estator). 

Para motores com três fases, que são os de menor custo e exigem menor quantidade de dispositivos eletrônicos, a redução da ondulação de torque pode ser obtida com um acionamento que module a corrente das fases e que permita correntes negativas, o que se consegue com o conversor classe E, ou, para uma quantidade menor de componentes, um conversor trifásico como mostra a figura 3.

Figura 3 - Inversor trifásico para acionamento de motor de 2 polos (3 enrolamentos de estator). 

Figura 4 - Acionamento de motor “brushless”.

O acionamento de cada bobina necessita de informações sobre a posição do rotor. Existem diversas técnicas de sensoriamento, assim como estratégias “sensorless”. A figura 4 ilustra uma aplicação típica que usa sensor de posição e realimentação de corrente. 

© Direitos de autor. 2017: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 15/01/2017