CONVERSÃO ELETROMECÂNICA DE ENERGIA

Prof. Walter Suemitsu

ÍMÃS PERMANENTES

ÍMÃS PERMANENTES

• IMPORTÂNCIA– Fazem parte de nossa vida diária, pois são

componentes essenciais em:• motores elétricos• computadores• aparelhos CD• automóveis

– Sua importância não é muito reconhecida porque os ímãs ficam “escondidos” nos dispositivos.

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• Exemplo de Aplicação em Carros.• Alguns carros modernos podem ter até 70

ímãs:– Motor de arranque– Motor da bomba de combustível– Motor do ar-condicionado– Motores dos vidros elétricos– Motor da ventoinha

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• Exemplos de Aplicação na Indústria:– Motores para robôs– Motores para máquinas-ferramenta– Separadores magnéticos– Mancais magnéticos

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• EVOLUÇÃO DOS ÍMÃS– Materiais magnéticos naturais são conhecidos

há cerca de 3.000 anos: magnetita– A primeira aplicação surgiu na China, há 18

séculos: a agulha da bússola.– A tecnologia para fabricar ímãs a partir de

bobinas surgiu na Europa somente 500 anos depois.

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– Neste século, as melhorias ocorreram rapidamente, primeiro com o Alnico, uma liga de alumínio, níquel e cobalto.

– Outro ímã, surgido em 1950, tornou-se bastante popular: o ferrite, fabricado com ferro e óxidos de bário.

– A partir da década de 60, novas famílias de ligas de terras raras, com um campo magnético permanente muito mais forte foram desenvolvidas.

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– Em 1960 foi desenvolvido o primeiro ímã de terra rara, o samário-cobalto (SmCo5)

– Em 1983 surge o Neodímio Ferro Boro (Nd2Fe14B), através de pesquisas desenvolvidas independentemente nos Estados Unidos e no Japão.

– Em 1990 foi descoberto o Samário Ferro Nitrogênio (Sm2Fe17N3), por um grupo de pesquisa europeu.

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• A disponibilidade de materiais magnéticos de alto desempenho revolucionou o projeto de motores elétricos.

• Os campos magnéticos fortes podem eliminar o uso dos enrolamentos em motores CC e síncronos, resultando em motores menores, mais leves e mais eficientes.

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• Um motor que se tornou viável com os ímãs permanentes foi o motor de passo, muito usado na indústria de microcomputadores.

• Outros usos do motor de passo são: relógios de quartzo, robôs, atuadores em naves aeroespaciais.

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• O elemento chave associado à evolução dos ímãs é o PRODUTO ENERGÉTICO

• O produto energético de um ímã relaciona a energia armazenada em seu campo magnético ao seu tamanho.

• O produto energético dos ferrites chega a 40kJ/m3

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• Ímãs de terras raras chegam a atingir 400kJ/m3

• O produto energético dos ímãs mais avançados tem dobrado a cada 12 anos

• Os ímãs atuais são cerca de 200 vezes mais fortes que os de 1990

• Os melhores ímãs atuais ainda apresentam somente 1/4 do produto energético teórico

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• Os ímãs permanentes de terras raras ainda são muito caros, em função do elevado custo dos materiais e das etapas de processamento necessárias para obter o material final.

• Outro fator importante nos ímãs é a capacidade de se moldá-los em qualquer forma desejada.