Projeto de motor PMSM para sistemas de tração de elevador

1. Introdução

Motores síncronos de ímã permanente (PMSMs) são cada vez mais utilizados em sistemas de tração de elevadores devido à sua alta eficiência, tamanho compacto e desempenho de torque superior. Ao contrário dos motores de indução tradicionais, os PMSMs oferecem controle preciso de velocidade, economia de energia e operação mais suave, tornando-os ideais para aplicações em elevadores modernos.

2. Principais considerações de projeto para PMSMs de tração de elevador

A. Projeto Eletromagnético

• Seleção de ímã permanente (PM)

► Ímãs de terras raras (por exemplo, NdFeB) para alta densidade de fluxo magnético.

► Disposição magnética otimizada (SPM ou IPM) para redução da ondulação de torque.

• Configuração do enrolamento do estator

► Enrolamentos distribuídos para saída de torque mais suave.

► Alto fator de preenchimento de slot para melhorar a densidade de potência.

• Otimização do entreferro

► Entreferro minimizado para aumentar a eficiência do acoplamento magnético.

B. Gerenciamento térmico

• Métodos de resfriamento

► Convecção natural (para elevadores de baixa potência).

► Resfriamento forçado por ar/líquido (para elevadores de alta velocidade e de carga pesada).

• Materiais resistentes à temperatura

► Isolamento de alta qualidade (Classe H ou F) para proteção do enrolamento.

► Ímãs resistentes ao calor para evitar a desmagnetização.

C. Projeto Estrutural e Mecânico

• Construção do Rotor

► Ímã Permanente Interior (IPM) para robustez e operação em alta velocidade.

► PM montado em superfície (SPM) para simplicidade e economia.

• Projeto de rolamento e eixo

► Rolamentos de alta precisão para vibração mínima.

► Eixo reforçado para suportar cargas dinâmicas.

D. Integração do sistema de controle e acionamento

• Controle Orientado a Campo (FOC)

► Garante torque suave e regulação de velocidade.

► Reduz ruídos e solavancos durante partidas/paradas do elevador.

• Frenagem regenerativa

► Recupera energia durante a descida, melhorando a eficiência.

• Controle sem sensor (opcional)

► Elimina a dependência do codificador para redução de manutenção.

3. Vantagens do PMSM na tração do elevador

Motor de indução tradicional como segue:

Tradicional Motor de indução com caixa de velocidades como segue:

Motor de tração PMSM vantagem: Acionamento direto sem engrenagem helicoidal. Mais alta eficiência. Tabela de comparação abaixo:

4. Aplicação em Sistemas de Elevadores Modernos

♦ Elevadores de alta velocidade (>5 m/s) – Requer alto torque e resposta dinâmica.

♦ Elevadores sem sala de máquinas (MRL) – O PMSM compacto cabe em espaços apertados.

♦ Edifícios com Eficiência Energética – A travagem regenerativa reduz o consumo de energia da rede.

♦ Elevadores Inteligentes – PMSMs habilitados para IoT permitem manutenção preditiva.

5. Desafios e Tendências Futuras

• Custo dos ímãs de terras raras → Desenvolvimento de PMSMs baseados em ferrite.

• Dissipação de calor em cenários de alta carga → Técnicas avançadas de refrigeração líquida.

• Integração com manutenção preditiva baseada em IA → Monitoramento da saúde motora em tempo real.

Com avanços em ciência dos materiais e algoritmos de controle motor, os PMSMs deverão dominar a indústria de elevadores, oferecendo maior eficiência, confiabilidade e sustentabilidade. Você gostaria de se aprofundar em algum aspecto específico (por exemplo, algoritmos de controle, otimização magnética)? Entre em contato com nossa equipe de engenheiros PMSM agora.