Estudo de uma máquina de Lundell com imãs permanentes no rotor para aplicações de tração elétrica

Abstract

Este trabalho apresenta um estudo detalhado sobre as características da máquina de Lundell, descrevendo seu funcionamento e enumerando algumas alterações na estrutura desse equipamento que aumentam sua eficiência energética. O impacto na performance deste equipamento, causado pela substituição do enrolamento de campo por um imã permanente, é abordando de forma teórica e prática. Focando na aplicabilidade desta máquina para veículos elétricos, é feita a avaliação de compatibilidade entre os parâmetros do equipamento com os requisitos estabelecidos teoricamente para a operação segura de um determinado veículo. Com o objetivo de examinar a viabilidade do emprego deste aparelho como motor, são realizados ensaios onde a máquina de Lundell é acionada através de controlador para motor sem escovas, que é alimentado por tensão de corrente contínua e é capaz de acionar uma máquina de corrente alternada. Para caracterizar este arranjo utilizou-se um modelo de motor de corrente contínua, que funcionou adequadamente para representar o conjunto da máquina elétrica e módulo de controle. Através de simulação foi possível avaliar que o campo magnético gerado pelo imã permanente não é suficiente para estabelecer a operação da máquina com rotação nominal. Desta forma, obteve-se um rendimento de 60 % para o equipamento, avaliado por ensaios onde operou-se o protótipo com conjugado abaixo de 1,2 Nm e rotação de até 1800 RPM.

This paper shows a detailed study about the features of Lundell machine, Describing its operation and enumerating some changes in the structure of this equipment that increase its energy efficiency. The effect in the equipment performance, due to the field coil replacement by a permanent magnet, is approached in both theoretical and practical way. Focusing on applicability of this machine in electric vehicles, it should be evaluated the compatibility between the equipment parameters and the theoretical requirements established for the safe operation of a particular vehicle. In order to examine the feasibility of using this apparatus as a motor, tests are carried out where the Lundell machine is driven by a brushless motor controller, which is fed by direct current voltage and it is capable of operating an alternating current machine. To characterize this arrangement was used a DC motor model, which functioned adequately to represent the electric machine and control module assembly. Through simulation it was possible to evaluate that the magnetic field generated by the permanent magnet is not enough to establish the operation of the machine with nominal rotation. In this way, a 60% efficency was obtained for the equipment, evaluated by tests where the prototype was operated with a torque below 1.2 Nm and rotation up to 1800 RPM.