Introdução ao software CAD para motores DC sem escova

Atualmente, existem diversas opções de software disponíveis para o projeto de motores CC sem escovas de ímã permanente, como ANSYS, ANSOFT, MotorSolve, SPEED, entre outros. Na China, também existem diversas opções de software de design recém-desenvolvidas disponíveis para motores CC sem escovas.

Em 2006, a Infolytica, uma renomada empresa canadense especializada em análise computacional eletromagnética, lançou o software de projeto de motores MotorSolve BLDC especificamente para motores CC sem escovas de ímã permanente. O software MotorSolve consiste em duas partes: motor e inversor. Ele combina métodos analíticos clássicos com métodos de análise de elementos finitos para projeto de motores. Os usuários só precisam inserir parâmetros de projeto para gerar automaticamente modelos e enrolamentos e obter resultados de simulação com base no software de análise eletromagnética de elementos finitos MagNet. Os usuários podem alterar parâmetros de projeto, como geometria do rotor e do estator, números de pólos e ranhuras, formato da ranhura, enrolamentos e materiais para calcular o fluxo do motor, corrente, força eletromotriz reversa, torque, perdas de ferro, perdas de cobre, eficiência, torque dentada e outros dados de desempenho e pode comparar vários esquemas de design. No software MotorSolve, os usuários só precisam inserir parâmetros como número do pólo, número do slot, passo do enrolamento e deslocamento de fase para gerar automaticamente a distribuição do enrolamento, calcular a força eletromotriz reversa, o fator do enrolamento e a análise harmônica da força eletromotriz.

O software SPEED é um software eficaz de análise de projeto de campo magnético desenvolvido pelo Departamento de Engenharia Eletrônica e Elétrica da Universidade de Glasgow, no Reino Unido. Inclui muitos níveis de análise de projeto e é atualizado com novos recursos todos os anos para melhorar sua funcionalidade e facilidade de uso. O PC-BDC foi projetado especificamente para projetos de motores CC sem escovas de ímã permanente.

O processo de design é aproximadamente o seguinte:

• (1) Rever os requisitos de design;
• (2) Selecione o material de ímã permanente do rotor e o material laminado do estator. O software SPEED contém um banco de dados de propriedades de ímãs permanentes e materiais magnéticos macios;
• (3) Com base na experiência ou no modelo do estator, selecione o número do pólo do rotor e o número da ranhura do estator, insira os parâmetros iniciais da dimensão estrutural do motor;
• (4) Use o programa para estabelecer um modelo eletromagnético, ajustar o tamanho do motor conforme necessário para obter resultados de cálculo de torque, velocidade e perda que atendam aos requisitos;
• (5) Selecione o modo de enrolamento, otimize as voltas, forneça o diâmetro do fio e o fator de preenchimento da ranhura;
• (6) Verificar a eficácia do esquema;
• (7) Altere alguns parâmetros e calcule iterativamente diferentes esquemas de otimização. Por exemplo, altere o número de enrolamentos, entreferro e espessura do ímã, verifique o impacto no desempenho térmico e na operação do motor e verifique o impacto na tensão, corrente, etc.;
• (8) Revalidar se o esquema atende aos requisitos de projeto.

Os cálculos eletromagnéticos e térmicos dos motores sem escova podem ser realizados usando dois pacotes de software, SPEED e Motor-CAD.

A tecnologia CAD combina os recursos de computação rápidos e precisos dos computadores com os resultados teóricos da pesquisa e a experiência em design de especialistas em motores, acelerando o processo de design de produtos, encurtando o ciclo de design e melhorando a qualidade do design de produtos motores. Embora os recursos do software de projeto estejam se tornando cada vez mais sofisticados e convenientes para projetos de motores sem escovas, o conhecimento teórico básico e a experiência de projeto dos projetistas relacionados a motores sem escovas são indispensáveis. Na verdade, no projeto inicial e no processo de projeto, a escolha dos parâmetros requer a correta participação e julgamento do projetista. O uso de software de projeto moderno em combinação com métodos tradicionais de projeto eletromagnético pode ajudar a melhorar a proficiência do projeto.