ENGENHARIA ELÉTRICA Desenvolvimento de um Motor Linear para Acionamento de um Elevador – Projeto Magnelever TCC – Engenharia Elétrica Desenvolvimento de

ENGENHARIA ELÉTRICAENGENHARIA ELÉTRICA

Desenvolvimento de um Motor Linear Desenvolvimento de um Motor Linear para Acionamento de um Elevador – para Acionamento de um Elevador –

Projeto Magnelever Projeto Magnelever

TCC – Engenharia ElétricaTCC – Engenharia ElétricaVagner Souza Fagundes

Orientadora: Dra. Profa. Enga. Eletricista Marília Amaral da Silveira

Projeto Magnelever Projeto Magnelever 1

ENGENHARIA ELÉTRICAENGENHARIA ELÉTRICADescrição do Elevador de Descrição do Elevador de

Tração:Tração:

Contrapeso

Cabina

Máquina de tração

Estrutura básica do elevador de tração


ENGENHARIA ELÉTRICAENGENHARIA ELÉTRICADescrição da Máquina de Descrição da Máquina de

Tração:Tração:

Motor elétrico

Polia de tração

Caixa de engrenagem

Máquina de tração com engrenagem

Máquina de tração sem engrenagem

Motor elétrico Polia de tração

Caixa de engrenagem

Eixo sem-fimCorroa dentada


ENGENHARIA ELÉTRICAENGENHARIA ELÉTRICADescrição do Elevador Descrição do Elevador

Hidráulico:Hidráulico:

Elevador hidráulico

Unidade de potência

Pistão hidraúlico

Cabina

Êmbolo

Unidade de potência do elevador hidráulico

Atenuador de

pulsação

Filtro

BombaFiltro

Motor



Descrição do Motor Linear na Descrição do Motor Linear na CabinaCabina

Motor linear instalado na cabina

A primeira patente concedida com o uso da máquina linear em elevadores foi obtida por K. Kudermann em 1970



Descrição da Obtenção do Descrição da Obtenção do Motor Linear Motor Linear

Obtenção de um Motor Linear a partir de um motor rotativo

Um motor linear pode ser visto com um motor rotativo tradicional que teve o seu estator cortado radialmente e depois desenrolado.



Objetivos e Benefícios Objetivos e Benefícios propostos:propostos:

O objetivo deste trabalho é desenvolver

um motor linear que substitua a máquina de tração e dispense o uso do contrapeso e cabos de aço na movimentação da cabina ao longo da caixa de corrida.



Torre de teste desenvolvida para estudo do motor linear desenvolvido

Descrição da Torre de Teste:Descrição da Torre de Teste:

Parafuso de regulagen

do entreguias

Guias com ímãs permanentes Extrutura de

sustentação

Cabina

Bobinas móveis

Patamar de andar



Ímã permanente

Guia de acrílico

Estrututa de sustentação

Suporte dos ímãs

Descrição da Vista Lateral:Descrição da Vista Lateral:

Vista lateral da torre de teste



Guias com imãs

permanente

Parafuso de regulagem

do entre guias

Cabina

Bobinas móveis

Entre guias

Vista frontal da torre de teste

Descrição da Vista Frontal: Descrição da Vista Frontal:



Descrição da Vista do Motor Descrição da Vista do Motor Linear:Linear:

Ímã Permanente

Bobina – B1

Estrutura móvel

RoleteParafuso de regulagem do entre-

ferroSuporte dos imãs

Bobina – B2 Bobina – B4

Bobina – B3

Vista do motor



Descrição do Sistema Ligação Descrição do Sistema Ligação das Bobinas:das Bobinas:

Sistema de ligação das bobinas

Bobina – B1

Bobina – B2 Bobina – B4

Bobina – B3



Descrição do atuador linear:Descrição do atuador linear:

Ângulo do deslocamento da estrutura móvel.

4

13



Descrição do Principio de Descrição do Principio de FuncionamentoFuncionamento

Cabina parada com as forças em equilíbrio.

S N

S N

S N

S N

S N

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N S

N S

Ímã permanente

S N N S

Bobina B4 desligada

Força Atração

Força Peso

S N

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S N N S

Força Resultante

S N N SForça Atração

Força Repulsão

Cabina com força resultante no sentido de subida.

Bobina B2 desligada



Cabina parada com as forças em equilíbrio.

S N

S N

S N

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N S

N S

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N S

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N S

N S

S N N S

S N N S

Força repulsão

Força atração

Força peso

Descrição do Principio de Descrição do Principio de FuncionamentoFuncionamento

Acionament

oBobina B1 e B3 Bobina B2 e B4

1 Pólo sul Desligadas2 Pólo sul Pólo sul3 Desligadas Pólo sul4 Pólo norte Pólo sul5 Pólo norte Desligadas6 Pólo norte Pólo norte7 Desligadas Pólo norte8 Pólo sul Pólo norte

Acionamento das bobinas do motor linear.



Simulação realizada com FEMM:Simulação realizada com FEMM:

S N

S N

S N

S N

S N

N S

N S

N S

N S

N S

Suporte dos ímãs

Enrolamento

da bobina

Núcleo da bobina

Ímã permanente

Carretel da bobina

Geometria bidimensional do motor linear



Definição da região de fronteira.

Especificações dos Materiais:Especificações dos Materiais:



Geração da Malha de Elementos Geração da Malha de Elementos Finitos :Finitos :

Malha de elementos finitos bidimensional do motor linear



Processamento do Modelo:Processamento do Modelo:

Simulação densidade de fluxo magnético no motor linear realiza no software FEMM.



Posição EstadoPolaridade

B1 e B3 Polaridade

B2 e B4Força (N)

1 Parado Sul Desligadas 2,65001 Comutação Sul Sul 11,25932 Deslocada Sul Sul 2,54532 Comutação Desligadas Sul 9,16003 Deslocada Desligadas Sul 2,56903 Comutação Norte Sul 11,81884 Deslocada Norte Sul 2,54874 Comutação Norte Desligadas 8,09265 Deslocada Norte Desligadas 2,65425 Comutação Norte Norte 10,92396 Deslocada Norte Norte 2,69656 Comutação Desligadas Norte 9,01617 Deslocada Desligadas Norte 2,50037 Comutação Sul Norte 12,06778 Deslocada Sul Norte 2,6966

Resultados Obtidos com a Simulação:Resultados Obtidos com a Simulação:



Gráfico da força por acionamento do motor linear.

Resultados Obtidos com a Resultados Obtidos com a Simulação:Simulação:



Cabina na posição 1 parada.

Resultados Obtidos com a Resultados Obtidos com a Simulação:Simulação:



Resultados:Resultados:

(a) Estrutura móvel, (b) Estrutura móvel deslocada.

(a) (b)

O deslocamento das bobinas altera a força produzida pelos campos magnéticos, na figura (a) a força é de 11,2593N enquanto que na figura (b) a força passa a ser de 7,0307N.



Resultados dos Teste:Resultados dos Teste:

Carga

Demonstração de deslocamento de carga.

Estrutura móvel

Posição MassaMassa total

Força (N)

Estrutura móvel

240g 240g 2,4N

Carga na Subida

55g 295g 2,95N

Carga na Decida

55g 295g 2,95N

Carga Parada 324g 564g 5,64N



Comparações dos Resultados Comparações dos Resultados Testes:Testes:

A comparação com o teste de máxima carga deslocada e máxima carga sustentada tem uma diferença.


Gráfico de teste práticos.


Conclusões:Conclusões:

Observou-se a Força de Lorentz, obtida pelo software FEMM, possui valores diferente para cada nova posição e novo acionamento das bobinas. As variações nos valores das forças obtidas resultam no deslocamento da cabina.

As diferenças encontradas nos valores dos teste podem ser justificadas pela geometria dos ímãs permanentes e das bobinas.

O deslocamento da cabina, como forma de demonstrar o funcionamento do protótipo, foi plenamente atingido.



Referências:Referências:

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ENGENHARIA ELÉTRICAENGENHARIA ELÉTRICA[10] SILVEIRA, Marília Amaral da – Estudo de um Atuador Planar. Disponível em:<www.lume.ufrgs.br/bitstream/handle/10183/3592/000390183.pdf>. Acesso em: 1º semestre de 2011.[11] NETO, Tobias Rafael Fernandes – Sistema de Transporte Vertical Utilizando um Motor de Indução Linear Bilateral. Disponívelem:<www. dominiopublico.gov.br/ pesquisa/ detalhe obraform .do?selectaction = &co_obra=105235>. Acesso em: 1º semestre de 2011.[12] Atlas Schindler. Manual de Manutenção Excel Hidráulico,2005.[13] IDAGAWA, Hugo Sakai – Projeto, Montagem e Caracterização de Motor Linear de Ímã Permanente. Disponível em:<www.fem.unicamp.br/~lotavio/TGs /2009_MotorCClinear_TG_HugoSakaiIdagawa.pdf>. Acesso em: 1º semestre de 2011.[14] BASTOS, J. P. A. Eletromagnetismo e Cálculo de Campos. 2da. Edição. Editora Universidade Federal de Santa Catarina, 1992.[15] Universidade Federal de Santa Catarina - Eletromagnetismo e Cálculo de Campos. 2da. Edição.BASTOS, J. P. A., 1992.[16] ESPÍNDOLA, Rogério Silveira - Estudo e Desenvolvimento de um Motor Voice Coil. Disponível em:<http://tcceeulbra.synthasite.com/tcc-anteriores.php>. Acesso em: 1º semestre de 2011.



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