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Type: Dissertação
Title: Design and performance analysis of a single-drive axially-controlled miniaturized bearingless motor
Author(s)/Inventor(s): Rubio, Guilherme Cavalcante
Advisor: Rolim, Luís Guilherme Barbosa
Co-advisor: Chiba, Akira
Abstract: Sistemas como bombas de sangue e equipamentos situados em estações espaciais ou grandes torres requerem máquinas elétricas com operação confiável e altamente duráveis. Contato mecânico entre partes estáticas e rotativas é uma das principais causas de falhas em máquinas elétricas. A fim de eliminar completamente o contato mecânico, mancais magnéticos se tornaram uma alternativa aos tradicionais mancais mecânicos. Através do uso de ímãs permanentes e eletroímãs, tornou-se possível levitar as partes rotativas do motor, resolvendo o problema do desgaste e elevando a durabilidade, ao custo de aumentar a complexidade operacional do sistema. Neste tipo de máquina, a miniaturização se torna mais desafiadora. Estruturas para controle de posição são incluídas e um posicionamento altamente preciso é necessário. Cada fração de milímetro pode levar o rotor a tocar o estator. Adaptando a estrutura mecânica e os parâmetros eletromagnéticos de um motor com mancal magnético integrado, foi possível otimizar a distribuição de densidade de fluxo e aumentar o torque de um motor síncrono de ímãs permanentes miniaturizado, com posição altamente estável. Esta dissertação mostra o método empregado e os passos para atingir a versão final do modelo, bem como os resultados de análise por elementos finitos.
Abstract: Some systems like blood pumps and equipment positioned in space stations or high towers require electrical machines with highly reliable operation and extended durability. Mechanical contact between rotating and static parts are a major cause of failure in electrical machines. To eliminate mechanical contact completely, magnetic bearings rose as an alternative to the usual mechanical ones. Through use of permanent magnets and electromagnets, it became possible to levitate the rotating parts, addressing the wearing and durability problems, at the expense of an increase in complexity of operation. In this kind of machine, miniaturization becomes more challenging. Position control structures are included and highly stable positioning is required. Each fraction of millimeter can lead the rotor shaft to contact with the stator. By adapting the mechanical structure and electromagnetic parameters of a bearingless motor, it was possible to optimize flux density distribution and increase torque in a miniaturized permanent magnet synchronous motor, while keeping position stability high. This dissertation presents the method employed and the intermediate steps taken towards the final version, as well the finite element analysis results.
Keywords: Engenharia elétrica
Análise por elementos finitos
Levitação magnética
Subject CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
Program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica
Production unit: Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia
Publisher: Universidade Federal do Rio de Janeiro
Issue Date: Mar-2018
Publisher country: Brasil
Language: eng
Right access: Acesso Aberto
Appears in Collections:Engenharia Elétrica

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