Graças às inovações em design, controle e tecnologia de produção, acionamentos sem escovas para bombas e sistemas de ventiladores funcionam de forma mais eficiente e silenciosa. Usuários de aparelhos elétricos e da indústria automotiva se beneficiam.
Pequenos motores elétricos podem ser encontrados em muitos eletrodomésticos, ferramentas e computadores, bem como em carros modernos, onde eles acionam unidades auxiliares, como bombas e ventiladores. Individualmente, cada um desses motores não consome muita energia, mas, juntos, eles oferecem um grande potencial de economia. A equipe de pesquisa do recentemente concluído “Laboratório de CD para Acionamentos sem Escovas para Aplicações de Bombas e Ventiladores”, liderado por Annette Mütze do Instituto de Acionamentos Elétricos e Sistemas Eletrônicos de Potência da Universidade de Tecnologia de Graz (TU Graz), agora explorou ainda mais esse potencial. Graças ao design inovador, à tecnologia de controle modificada e ao uso de novas técnicas de fabricação, os acionamentos integrados sem escovas desenvolvidos aqui consomem menos energia, operam mais silenciosamente e são mais leves.
Garras inclinadas reduzem as vibrações
Motores de garra maiores são usados em sistemas de iluminação de veículos, por exemplo. Seu uso como pequenas unidades de acionamento é menos conhecido. A equipe de Annette Mütze reduziu os chamados “torques de cogging” desses pequenos acionamentos inclinando e ranhurando as garras, o que não incorre em custos adicionais. Isso minimiza o engate momentâneo das garras quando o motor é girado, reduzindo assim vibrações indesejadas. “Isso nos permitiu reduzir uma importante fonte de ruído em 70 por cento. Isso significa que os acionamentos funcionam muito mais suavemente e silenciosamente”, diz Annette Mütze.
O controle simplificado reduz as perdas de comutação
Os ganhos de eficiência são obtidos por meio da regulação simplificada do fluxo de corrente. A modulação por largura de pulso geralmente regula a corrente com a qual o motor de um ventilador ou bomba é fornecido. Para que a corrente flua no padrão retangular desejado, um grande número de operações de comutação são necessárias, o que, no entanto, causa consumo adicional de energia. “Nós apenas ligamos e desligamos nossos acionamentos uma vez por retângulo desejado”, diz Annette Mütze. “Isso nos permitiu reduzir consideravelmente o consumo adicional de energia causado por perdas de comutação.” Particularmente em correntes baixas, esses acionamentos, portanto, têm uma eficiência geral muito melhor do que aqueles que são controlados por meio da modulação por largura de pulso convencional. Devido ao número drasticamente reduzido de operações de comutação, as placas de circuito dos motores também exigem metade dos capacitores, o que reduz os custos.
Impressão 3D de material à base de ferrite
A terceira inovação é a implementação de motores PCB com núcleos de ferrite. “PCB” significa “placa de circuito impresso” e, no caso de motores, significa que os enrolamentos que geram o campo magnético necessário para o acionamento são projetados como placas de circuito impresso. Isso permite um alto grau de automação na produção. A equipe de Annette Mütze equipou as placas de circuito com núcleos de ferrite impressos em 3D, o que melhorou a orientação do fluxo magnético nos motores. Este foi o pré-requisito para o uso de ímãs mais econômicos, que também são baseados em ferrite.
A MSG Mechatronic Systems GmbH esteve envolvida como parceira corporativa no “Laboratório de CD para Acionamentos sem Escovas para Aplicações de Bombas e Ventiladores”.
Esta pesquisa está ancorada no Campo de Especialização ” Mobilidade e Produção “, um dos cinco focos estratégicos da TU Graz.
