Projeto de máquina síncrona de ímãs permanentes para aplicações de tração elétrica

• Autor(a) principal: Amorim, Matheus Di Giorgio
• Data de Publicação: 2023
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFRGS
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10183/266360
• topic: Motores síncronos; Ímãs permanentes; Tração elétrica; Synchronous machines; Permanent magnet; Electrical machines; Electric traction; Electric vehicles

O projeto de diplomação propõe a conversão de um alternador automotivo em um motor síncrono de ímãs permanentes para uso em aplicações de tração. O objetivo é projetar o novo rotor para utilização do alternador adaptado em sistemas de propulsão de veículos elétricos, tais como carros, bicicletas e motonetas. Para fundamentar o trabalho, foi realizada uma revisão bibliográfica qualitativa de máquinas elétricas focada nos objetos de estudo do projeto, alternadores e motores síncronos de ímãs permanentes. Além disso, foram apresentados os principais conceitos dos parâmetros de desempenho de motores. Por fim, foi investigado as etapas e processos de usinagem envolvidos na fabricação de máquinas elétricas, em especial o processo de eletroerosão a fio, além dos materiais de uso típico em motores. Na sequência é apresentado o alternador a ser utilizado como base para o projeto. É proposto que o estator e os mancais do alternador sejam preservados. O projeto prevê a alteração da excitação de campo da máquina e, com isso, o dimensionamento de um novo rotor. Analiticamente encontrou-se um conjugado mínimo de 7,23 Nm e máximo de 16,58 Nm. Adicionalmente, foi apresentada a ferramenta computacional, Ansys Maxwell, utilizada para realizar simulações numéricas, pelo método de elementos finitos, na qual foi possível parametrizar as dimensões dos ímãs e coroa do rotor. Foram obtidas, via simulação paramétrica, valores de tensão induzida, conjugado estático e conjugado transiente para uma faixa de valores de encobrimento e espessura dos ímãs. Com o objetivo de maximizar o conjugado e aliado com as restrições comerciais e com os resultados analíticos e numéricos, foi possível definir todas as variáveis para fabricação do motor. Para o modelo final escolhido, o valor do conjugado em regime permanente foi de 10,04 Nm. Adicionalmente foi realizado o cálculo do conjugado a partir dos valores de tensão induzida, obtido de 10,40 Nm. Por fim, utilizando os equipamentos e materiais disponíveis no LMEAE foi usinado o novo rotor e validado experimentalmente o protótipo construído pela comparação dos resultados de tensão induzida obtidos pelo ensaio com os resultados de simulação.