Graças às inovações em design, controle e tecnologia de produção, acionamentos sem escovas para bombas e sistemas de ventilação funcionam de forma mais eficiente e silenciosa. Usuários de aparelhos elétricos e da indústria automotiva podem se beneficiar disso.
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 grande potencial de economia. A equipe de pesquisa do recentemente concluído com sucesso “CD Laboratory for Brushless Drives for Pump and Fan Applications”, liderado por Annette Mütze do Institute of Electric Drives and Power Electronic Systems da Graz University of Technology, agora explorou ainda mais esse potencial: Graças ao design inovador, 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 anguladas reduzem as vibrações
Motores de garra maiores são usados em sistemas de iluminação de veículos, por exemplo. Seu uso como pequenos acionamentos é menos conhecido. A equipe de Annette Mütze reduziu os chamados “torques de cogging” desses pequenos acionamentos chanfrando e ranhurando as garras, o que não incorre em custos adicionais. Isso reduz o engate momentâneo das garras quando o motor é girado e, portanto, vibrações indesejadas. Isso nos permitiu reduzir uma importante fonte de ruído em 70 por cento. Como resultado, os acionamentos funcionam muito mais suavemente e silenciosamente”, diz Annette Mütze.
O controle simplificado reduz as perdas de comutação
Ganhos de eficiência são obtidos simplificando o controle do fluxo de corrente. Normalmente, a modulação por largura de pulso 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 drives uma vez por retângulo desejado”, diz Annette Mütze. “Isso nos permitiu reduzir enormemente o consumo adicional de energia causado por perdas de comutação.” Particularmente em baixas correntes, esses drives, 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 circuitos, 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 realização bem-sucedida de motores PCB com núcleos de ferrite. “PCB” significa “Printed Circuit Board” e, no caso dos motores, significa que os enrolamentos que geram o campo magnético necessário para o acionamento são projetados na forma de placas de circuito impresso. Isso permite um alto grau de automação na produção. A equipe de Annette Mütze equipou os PCBs com núcleos de ferrite impressos em 3D, melhorando assim 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 na área de especialização “Mobilidade e Produção”, uma das cinco áreas de foco estratégico da TU Graz.
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