Máquinas Elétricas Especiais ÍMÃS PERMANENTES

Transcrição

1 Máquinas Elétricas Especiais ÍMÃS PERMANENTES Prof. Sebastião Lauro Nau, Dr. Eng. Set2017

2 Ímãs Permanentes produzem fluxo magnético sem corrente elétrica podem ser descritos por uma curva BH a região mais importante é a curva de desmagnetização no segundo quadrante Curva de desmagnetização Força coerciva remanência B B r 0 rel H Campo desmagnetizante Campo magnetizante

3 Ímãs Permanentes Remanência (Br): é a densidade de fluxo magnético correspondente à intensidade de campo magnético zero, ou seja, com nenhum campo externo aplicado ao ímã. É obtida da interseção do laço de histerese com o eixo das ordenadas. Uma alta remanência significa que o ímã pode fornecer maior densidade de fluxo magnético no entreferro do circuito magnético. Coercividade (Hc): ou intensidade de campo coercitivo, é a intensidade de campo reverso que faz com que a densidade de fluxo no ímã caia a zero. Uma alta coercividade significa que um ímã mais fino pode resistir a um campo de desmagnetização. Coercividade de polarização (Hci): é a intensidade de campo reverso (maior do que HCB) necessária para remover a polarização do material do ímã, ou seja, desmagnetizá-lo completamente.

4 Ímãs Permanentes Produto energético máximo ((BH)máx): corresponde ao ponto (Bi, Hi), o qual é o ponto de utilização ótima do material do ímã, ou seja, é o ponto onde teremos o menor volume de ímãs. Permeabilidade relativa de recuo ( rel): é o valor da permeabilidade relativa do ímã, ou seja, B/ H no ponto da curva de desmagnetização do ímã que intercepta o eixo das ordenadas. Coeficiente de temperatura (Tc): expressa a taxa de diminuição da remanência ou coercividade de um ímã com a temperatura. Tc 1 B db r Br.100% / r dt Temperatura máxima de operação (Tmáx): é a temperatura a partir da qual o ímã pode ser parcial ou totalmente desmagnetizado de forma reversível, ou seja, com possibilidade de remagnetização. Temperatura Curie (Tcurie): é a temperatura na qual ocorrem modificações metalúrgicas nos ímãs, e os momentos magnéticos elementares são desalinhados, ficando o ímã irreversivelmente desmagnetizado, ou seja, sem possibilidade de remagnetização. K

5 Ímãs Permanentes Tipos: Alnico: alumínio-níquel-cobalto Ferrite: cerâmico SmCo: samário-cobalto (terras-raras) NdFeB: neodímio-ferro-boro (terras-raras) Alnico: usado no passado, facilmente desmagnetizável. Ferrite: baixa remanência, facilmente desmagnetizável, usado em motores de baixa performance. Ex.: eletrodomésticos. NdFeB: alta remanência, mais resistente à desmagnetização, usado em motores de alta performance e alto rendimento. Ex.: motores para uso industrial, servomotores. Preço muitas vezes maior do que o Ferrite. SmCo: alta remanência, suporta temperaturas maiores do que o NdFeB, preço maior do que o NdFeB.

6 Ímãs Permanentes NdFeB ALNICO FERRITE

7 Ímãs Permanentes Ímã totalmente magnetizado Ímã parcialmente magnetizado Ímã desmagnetizado

8 Propriedade Ímãs Permanentes Valores de exemplo. Existem muitas variações de propriedades, levando a uma grande gama de ímãs em cada tipo. Ferrite Bário SmCo (sinterizado) NdFeB (sinteriza do) Remanência: B r (T) Força Coerciva: H c (ka/m) Produto energético: (BH) máx (kj/m 3 ) Permeabilidade relativa: μ rel Coef. de temperatura: Tc Br (%/ C) Densidade: γ (g/cm 3 ) Temp. máx. operação: T máx ( C) Temp. máxima: T curie ( C)

9 Reta de Carga dos Ímãs Permanentes A inclinação da reta de carga depende somente de parâmetros do circuito magnético, incluindo os parâmetros do ímã. O deslocamento da reta de carga em relação à origem depende do campo externo aplicado ao ímã.

10 Influência da Temperatura Sobre os Ímãs Permanentes Desmagnetização Com o aumento da temperatura de um ímã, o seu laço de histerese se encolhe, resultando em curvas de desmagnetização menores para temperaturas maiores. Nos ímãs de NdFeB, aparece um joelho no segundo quadrante. Nos ímãs de ferrite, este joelho se afasta do segundo quadrante.

11 Desmagnetização dos Ímãs Permanentes Um ponto de trabalho abaixo do joelho da curva (P2) causa desmagnetização parcial (irreversível) do ímã (Br Bp). Desmagnetização

12 Ponto de Trabalho dos Ímãs Permanentes

13 Produto Energético O máximo produto energético de um ímã (BH máx ) se dá em um ponto de trabalho no meio da curva de desmagnetização, ou seja, com Bm = ½.Br. Isto equivale a dizer que, para uma dada energia entregue pelo ímã ao entreferro, o volume necessário de ímãs será o mínimo economia! Na prática, para evitar possível desmagnetização por ação de temperatura e corrente, o ponto de trabalho deve ficar acima deste ponto custo!