Motor CC sem escovas vs. Motor síncrono de ímanes permanentes

Os motores de corrente contínua sem escovas (BLDC) e os motores síncronos de ímanes permanentes (PMSM) são dois tipos de motores amplamente utilizados no domínio dos motores eléctricos modernos.

Embora partilhem muitas semelhanças, existem ainda algumas diferenças importantes entre eles. Este artigo fornece uma comparação exaustiva, factual e detalhada destes dois tipos de motores sob vários aspectos.

1. Princípio e estrutura do motor CC sem escovas

Motor DC sem escovas:

O motor CC sem escovas funciona com base num campo magnético rotativo formado pelo potencial magnético na extremidade do eixo, sincronizando a comutação de fase através do pólo de deteção para acionar o movimento do rotor.

A sua estrutura é constituída por um rotor formado por ímanes permanentes, um estator envolvido por bobinas e um sensor de posição. Alterando a direção e a magnitude da corrente, o movimento do rotor pode ser controlado.

Motor síncrono de ímanes permanentes:

O motor síncrono de ímanes permanentes funciona com base na interação de potenciais magnéticos entre o estator e o rotor, gerando um binário para acionar o movimento do rotor.

O rotor gera um campo magnético rotativo através de ímanes permanentes, enquanto as bobinas do estator criam um campo magnético de excitação. A interação destes dois campos magnéticos acciona o rotor.

A estrutura de um motor síncrono de ímanes permanentes é semelhante à de um motor de corrente contínua sem escovas, mas a diferença reside na função das bobinas do estator: nos motores de corrente contínua sem escovas, estas ajudam o campo magnético, enquanto que nos motores síncronos de ímanes permanentes, estas geram o campo magnético de excitação.

2. Métodos de controlo Motor DC sem escovas:

Motor DC sem escovas:

O controlo dos motores de corrente contínua sem escovas envolve principalmente dois métodos: a realimentação do sensor Hall e o controlo da força eletromotriz de retorno. O método de realimentação do sensor Hall determina o momento da comutação através da deteção da posição do rotor, controlando a direção e a magnitude da corrente.

O método de controlo da força eletromotriz de retorno estima a posição do rotor e mede a força eletromotriz de retorno das bobinas da armadura para controlo. Este método permite uma elevada eficiência e um elevado binário de saída.

Motor síncrono de ímanes permanentes:

Os métodos de controlo dos motores síncronos de ímanes permanentes incluem principalmente o controlo da corrente e o controlo orientado para o campo. O método de controlo da corrente controla o binário e a velocidade do motor através da medição da corrente.

O controlo orientado para o campo estima a posição do rotor e mede a força eletromotriz de retorno do rotor para controlar a corrente, obtendo um controlo e uma resposta mais precisos.

3. Densidade de potência e eficiência Motor DC sem escovas:

Motor DC sem escovas:

Os motores CC sem escovas têm uma elevada densidade de potência e eficiência. Devido à sua estrutura simples, sem escovas e sem problemas de desgaste das escovas, podem atingir uma potência elevada.

Além disso, a utilização do controlo da força eletromotriz traseira reduz as perdas de cobre e ferro, permitindo um funcionamento eficiente.

Motor síncrono de ímanes permanentes:

Os motores síncronos de ímanes permanentes têm uma elevada densidade de potência, mas uma eficiência relativamente baixa. Devido à sua estrutura complexa e à necessidade de manter um campo magnético de excitação nas bobinas do estator, ocorrem perdas de cobre e ferro.

Além disso, a presença de um campo magnético rotativo leva a perdas adicionais de correntes de Foucault. No entanto, a eficiência pode ser melhorada através de estratégias de controlo optimizadas e de tecnologias de materiais avançadas.

4. Características de resposta e gama de controlo Motor CC sem escovas

Motor DC sem escovas:

Os motores CC sem escovas apresentam boas características de resposta e uma vasta gama de controlo. Uma vez que os seus rotores são feitos de ímanes permanentes, têm uma baixa inércia do rotor e uma velocidade de resposta rápida. Além disso, os motores CC sem escovas podem obter um controlo preciso através do ajuste da magnitude e da direção da corrente para satisfazer vários requisitos operacionais.

Motor síncrono de ímanes permanentes:

Os motores síncronos de ímanes permanentes têm características de resposta relativamente mais fracas e uma gama de controlo mais estreita. Devido à maior inércia do rotor, a velocidade de resposta do rotor é mais lenta. Além disso, o controlo dos motores síncronos de ímanes permanentes é mais complexo, exigindo uma estimativa exacta da posição do rotor e da força eletromotriz de retorno para um controlo preciso.

5. Embrulhar

Em resumo, os motores de corrente contínua sem escovas e os motores síncronos de ímanes permanentes apresentam diferenças notáveis em aspectos como o princípio e a estrutura, os métodos de controlo, a densidade de potência e a eficiência, bem como as características de resposta e a gama de controlo. Dependendo dos requisitos da aplicação, o tipo de motor pode ser escolhido.

Os motores CC sem escovas são adequados para aplicações que requerem uma elevada potência e um controlo preciso, enquanto os motores síncronos de ímanes permanentes são adequados para aplicações que requerem uma elevada densidade de potência e uma gama de controlo mais ampla.