Análise de motores síncronos de ímãs permanentes no software Ansys Motor-CAD

Abstract

Diante do crescente interesse global por soluções mais sustentáveis e eficientes em setores como mobilidade elétrica, geração de energia elétrica e automação industrial, este trabalho se propõe a investigar, por meio de simulações numéricas, diferentes topologias de motores síncronos de ímãs permanentes (PMSM), buscando identificar seus benefícios, desafios cons trutivos e operacionais sob diferentes perspectivas, como a utilização de diferentes materiais, a segmentação de ímãs e entre outros. O trabalho oferece uma abordagem prática para o uso do Ansys Motor-CAD, que utiliza o método do elementos finitos (FEM), contribuindo como base técnica para futuros projetos e validações experimentais. No software Ansys Motor-CAD foram simuladas e comparadas topologias de motores de fluxo radial, com ímãs montados na superfície (SPM) e embutidos (IPM), e de fluxo axial, incluindo configurações com rotor e estator únicos, bem como com dois rotores e estator único, mais especificamente a topologia Torus-S com magnetos NN. O estudo abrangeu a análise de torque, análises térmicas, assim como perdas magnéticas, elétricas e mecânicas, comportamento dinâmico e desempenho em diferentes condições de operação. Os resultados concluem que as topologias de fluxo axial, especialmente as com dois rotores e um único estator (Torus-S com magnetos NN) apresentam vantagens significativas em termos de compacidade e aproveitamento de torque, demonstrando potencial para aplicações em que o espaço físico é limitado, a alta eficiência e a robustez são necessárias. Este estudo reforça a importância da pesquisa aplicada no desenvolvimento de motores elétricos mais eficientes, alinhando-se aos objetivos globais de transição energética e descarbonização da matriz industrial e de transporte.