Máquinas de moldagem por injeção exigir alta precisão, eficiência energética e resposta dinâmica para uma produção ideal. Sistemas hidráulicos tradicionais com motores de indução sofrem de alta perda de energia e baixa controlabilidade. A integração de Motores Síncronos de Imã Permanente (PMSM) com sistemas servo eletro-hidráulicos fornece uma solução superior, oferecendo:
• Maior eficiência energética (economia de até 30-50%)
• Controle preciso de velocidade e torque
• Redução de ruído e geração de calor
• Maior vida útil com manutenção mínima
Este documento descreve o projeto, a estratégia de controle e os benefícios do uso do PMSM em máquinas de moldagem por servo-injeção eletro-hidráulicas.
O sistema proposto consiste em:
(1) Unidade de servobomba acionada por PMSM
• Especificações PMSM:
♦ Potência nominal: 15-200 kW (dependendo da tonelagem da máquina)
♦ Faixa de velocidade: 0-3000 RPM (com operação suave em baixa velocidade)
♦ Eficiência: >95% (classe IE4/IE5)
♦ Resfriamento: Resfriado por líquido (para ciclos de trabalho intenso)
• Servo Bomba:
♦ Bomba de pistão axial de deslocamento variável
♦ Controle de pressão e fluxo via regulação de velocidade PMSM
(2) Sistema de servoválvula eletro-hidráulica
• Válvulas proporcionais de alta resposta para controle preciso de pressão/fluxo.
• Feedback de circuito fechado (sensores de pressão, codificadores) para ajustes em tempo real.
(3) Inversor (VFD) e controlador de movimento
• VFD controlado por vetor para PMSM (por exemplo, Siemens SINAMICS, Yaskawa GA700).
• Integração PLC (por exemplo, Siemens S7-1500, Beckhoff TwinCAT) para controle de movimento sincronizado.
(1) Economia de energia
• Consumo de energia proporcional à carga: Ao contrário dos motores de velocidade fixa, o PMSM ajusta a velocidade com base na demanda. (Motor de velocidade ajustável função)
• Eliminação de perdas no acelerador: Sem excesso de fluido, reduzindo a geração de calor.
• Frenagem regenerativa: Recupera energia durante a desaceleração.
(2) Precisão e velocidade de resposta
• Precisão do controle de torque: ±1% (vs. ±5% em motores de indução).
• Resposta dinâmica mais rápida: Atinge torque total em velocidade próxima de zero.
• Controle de pressão estável: Reduz defeitos nas peças (por exemplo, marcas de afundamento, flashes).
(3) Redução de ruído e calor
• Menor vibração e ruído (
• Temperatura reduzida do óleo hidráulico, prolongando a vida útil dos componentes.
(4) Manutenção e Confiabilidade
• Design sem escova: Sem desgaste da escova de carbono.
• Menor estresse térmico: O resfriamento eficiente prolonga a vida útil do motor.
(1) Controle de velocidade e pressão em circuito fechado
• O feedback de pressão dos sensores hidráulicos ajusta a velocidade do PMSM em tempo real.
• Algoritmos baseados em PID garantem estabilidade durante as fases de injeção/manutenção.
(2) Perfis de movimento de vários estágios
• Fase de Injeção: Operação em alta velocidade e alto torque.
• Fase de retenção: Manutenção de pressão precisa e em baixa velocidade.
• Ejeção e Abertura do Molde: Aceleração/desaceleração otimizada.
(3) Gestão Inteligente de Energia
• Modo de espera automático quando ocioso.
• Monitoramento do consumo de energia via HMI para otimização.
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Parâmetro |
Antes (Motor de Indução + Bomba Fixa) |
Depois (PMSM + Bomba Servo) |
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Consumo de energia |
45 kWh por ciclo |
28 kWh por ciclo (38% de economia) |
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Nível de ruído |
85dB |
68dB |
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Tempo de resposta |
150ms |
50ms |
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Temperatura do óleo |
55°C |
42°C |
Resultado:
ROI em 1,5 anos devido à economia de energia.
Melhor consistência do produto (taxa de sucata reduzida em 15%).
✅ Por que o PMSM vence?
► Máquinas de moldagem por injeção tradicionais usam motores assíncronos trifásicos acoplado a bombas de deslocamento fixo, exigindo que o motor funcione continuamente durante a operação.
► Ao atualizar para um sistema de bomba de óleo servoacionado com motor síncrono de ímã permanente (PMSM), o motor só é ativado quando necessário para moldagem por injeção, graças à sua resposta rápida e alto torque de partida. Durante a alimentação do material e a fixação do molde, o motor principal permanece ocioso, atingindo consumo de energia zero intermitente. Testes comparativos mostram economias máximas de energia de até 85%.
► Além disso, algoritmos avançados de controle de servo motor reduzem significativamente o ruído em comparação com máquinas convencionais. Quando equipado com uma bomba helicoidal de baixo ruído, todo o sistema opera abaixo de 70 decibéis, permitindo um desempenho quase silencioso e melhorando o ambiente de trabalho.
⇒ Integração com IoT: Manutenção preditiva via monitoramento das condições do motor.
⇒ Sistemas Hidráulicos-Elétricos Híbridos: Maior economia de energia com fixação servoelétrica.
⇒ Controle avançado de IA: Perfis de injeção auto-otimizados.
A adoção do PMSM em máquinas servoinjetoras eletro-hidráulicas proporciona:
✅ Grandes economias de energia (30-50%)
✅ Maior precisão e resposta mais rápida
✅ Manutenção reduzida e vida útil mais longa
Para fabricantes buscando soluções sustentáveis e de alto desempenho, os servossistemas acionados por PMSM representam o futuro da tecnologia de moldagem por injeção. Gostaria de uma análise de viabilidade personalizada para o seu modelo de máquina específico?
