Projecto de uma máquina de ímanes permanentes de fluxo axial orientado para os sistemas de conversão de energia eólica

Abstract

A elevada eficiência volumétrica dos materiais magnéticos permanentes de terras raras, disponíveis, actualmente, a custos acessíveis, possibilita a exploração de novas configurações de máquinas eléctricas e a concretização de factores de escala impraticáveis nos sistemas de excitação, classicamente obtidos através de densidades de correntes, favorecendo a redução das dimensões e, ainda, o rendimento daquelas. No contexto tecnológico actual de produtos eléctricos integrados, as máquinas de ímanes permanentes de fluxo axial apresentam um potencial considerável nas aplicações de baixas velocidades, atendendo às geometrias praticáveis e à superior densidade de binário que as caracteriza. Da análise comparativa da configuração axial com a sua homóloga radial, demonstra-se que a máquina de ímanes permanentes de fluxo axial apresenta uma densidade de binário superior em projectos que utilizem mais de quatro pares de pólos. A geometria particular da configuração da máquina de ímanes permanentes de fluxo axial introduz variáveis que impõem modificações nos processos clássicos de projecto e construção das máquinas eléctricas. Neste trabalho, desenvolve-se uma rotina de projecto da máquina de ímanes permanentes de fluxo axial, com ênfase na configuração de duplo entreferro, rotor interno. A rotina desenvolvida incorpora as interacções electromagnéticas e térmicas, sendo baseada em ferramentas analíticas e de simulação com recurso ao Método dos Elementos Finitos. Foi ainda projectado e construído um protótipo, cujas decisões de projecto foram orientadas para os micro e mini sistemas de conversão de energia eólica. A implementação prática e a sua experimentação laboratorial permitiram validar a exequibilidade do processo construtivo e corroborar as variáveis iniciais definidas no anteprojecto.