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ENGENHARIA ELÉTRICA Desenvolvimento de um Motor Linear para Acionamento de um Elevador – Projeto ENGENHARIA ELÉTRICA Desenvolvimento de um Motor Linear para Acionamento de um Elevador – Projeto Magnelever TCC – Engenharia Elétrica Vagner Souza Fagundes Orientadora: Dra. Profa. Enga. Eletricista Marília Amaral da Silveira Projeto Magnelever 1

ENGENHARIA ELÉTRICA Descrição do Elevador de Tração: Máquina de tração Cabina Contrapeso Estrutura básica ENGENHARIA ELÉTRICA Descrição do Elevador de Tração: Máquina de tração Cabina Contrapeso Estrutura básica do elevador de tração Projeto Magnelever 2

ENGENHARIA ELÉTRICA Descrição da Máquina de Tração: Polia de tração Caixa de engrenagem Motor ENGENHARIA ELÉTRICA Descrição da Máquina de Tração: Polia de tração Caixa de engrenagem Motor elétrico Polia de tração Motor elétrico Máquina de tração sem engrenagem Eixo sem-fim Corroa dentada Máquina de tração com engrenagem Caixa de engrenagem Projeto Magnelever 3

ENGENHARIA ELÉTRICA Descrição do Elevador Hidráulico: Atenuador de pulsação Bomba Filtro Êmbolo Filtro Motor ENGENHARIA ELÉTRICA Descrição do Elevador Hidráulico: Atenuador de pulsação Bomba Filtro Êmbolo Filtro Motor Cabina Pistão hidraúlico Unidade de potência do elevador hidráulico Unidade de potência Elevador hidráulico Projeto Magnelever 4

ENGENHARIA ELÉTRICA Descrição do Motor Linear na Cabina A primeira patente concedida com o ENGENHARIA ELÉTRICA Descrição do Motor Linear na Cabina A primeira patente concedida com o uso da máquina linear em elevadores foi obtida por K. Kudermann em 1970 Motor linear instalado na cabina Projeto Magnelever 5

ENGENHARIA ELÉTRICA Descrição da Obtenção do Motor Linear Um motor linear pode ser visto ENGENHARIA ELÉTRICA Descrição da Obtenção do Motor Linear Um motor linear pode ser visto com um motor rotativo tradicional que teve o seu estator cortado radialmente e depois desenrolado. Obtenção de um Motor Linear a partir de um motor rotativo Projeto Magnelever 6

ENGENHARIA ELÉTRICA Objetivos e Benefícios propostos: O objetivo deste trabalho é desenvolver um motor ENGENHARIA ELÉTRICA Objetivos e Benefícios 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. 100 Eficiência (%) 80 60 Sistema com cabo 40 Sistema sem cabo 20 0 Geral Geral Altura (m) Projeto Magnelever 7

ENGENHARIA ELÉTRICA Descrição da Torre de Teste: Guias com ímãs permanentes Cabina Extrutura de ENGENHARIA ELÉTRICA Descrição da Torre de Teste: Guias com ímãs permanentes Cabina Extrutura de sustentação Parafuso de regulagen do entreguias Bobinas móveis Patamar de andar Torre de teste desenvolvida para estudo do motor linear desenvolvido Projeto Magnelever 8

ENGENHARIA ELÉTRICA Descrição da Vista Lateral: Ímã permanente Guia de acrílico Estrututa de sustentação ENGENHARIA ELÉTRICA Descrição da Vista Lateral: Ímã permanente Guia de acrílico Estrututa de sustentação Suporte dos ímãs Vista lateral da torre de teste Projeto Magnelever 9

ENGENHARIA ELÉTRICA Descrição da Vista Frontal: Guias com imãs permanente Cabina Parafuso de regulagem ENGENHARIA ELÉTRICA Descrição da Vista Frontal: Guias com imãs permanente Cabina Parafuso de regulagem do entre guias Bobinas móveis Entre guias Vista frontal da torre de teste Projeto Magnelever 10

ENGENHARIA ELÉTRICA Descrição da Vista do Motor Linear: Ímã Permanente Estrutura móvel Bobina – ENGENHARIA ELÉTRICA Descrição da Vista do Motor Linear: Ímã Permanente Estrutura móvel Bobina – B 2 Bobina – B 4 Bobina – B 1 Bobina – B 3 Parafuso de regulagem do entre-ferro Rolete Suporte dos imãs Vista do motor Projeto Magnelever 11

ENGENHARIA ELÉTRICA Descrição do Sistema Ligação das Bobinas: Bobina – B 2 Bobina – ENGENHARIA ELÉTRICA Descrição do Sistema Ligação das Bobinas: Bobina – B 2 Bobina – B 4 Bobina – B 1 Bobina – B 3 Sistema de ligação das bobinas Projeto Magnelever 12

ENGENHARIA ELÉTRICA Descrição do atuador linear: 4 13 ngulo do deslocamento da estrutura móvel. ENGENHARIA ELÉTRICA Descrição do atuador linear: 4 13 ngulo do deslocamento da estrutura móvel. Projeto Magnelever 13

ENGENHARIA ELÉTRICA Descrição do Principio de Funcionamento N S S N S N N ENGENHARIA ELÉTRICA Descrição do Principio de Funcionamento N S S N S N N S N S S N S NS S N SN N S S N S N N S Ímã permanente Força Resultante Bobina B 4 desligada Bobina B 2 desligada N S Força Atração Força Repulsão Força Atração Força Peso S N N S S N N S N S S N N S S N N S Cabina parada com as forças em equilíbrio. Cabina com força resultante no sentido de subida. Projeto Magnelever 14

ENGENHARIA ELÉTRICA Descrição do Principio de Funcionamento N S Acionamento Bobina B 1 e ENGENHARIA ELÉTRICA Descrição do Principio de Funcionamento N S Acionamento Bobina B 1 e B 3 Bobina B 2 e B 4 1 Pólo sul Desligadas 2 Pólo sul 3 Desligadas Pólo sul 4 Pólo norte Pólo sul 5 Pólo norte Desligadas 6 Pólo norte 7 Desligadas Pólo norte 8 Pólo sul Pólo norte S N N S N S N N S S N Acionamento das bobinas do motor linear. S N NS S N Força repulsão N S S N Força atração S N N S N S S N Força peso N S Cabina parada com as forças em equilíbrio. Projeto Magnelever 15

ENGENHARIA ELÉTRICA Simulação realizada com FEMM: N S S N Enrolamento da bobina Ímã ENGENHARIA ELÉTRICA Simulação realizada com FEMM: N S S N Enrolamento da bobina Ímã permanente S N N S Suporte dos ímãs N S S N Carretel da bobina Núcleo da bobina S N N S S N Geometria bidimensional do motor linear Projeto Magnelever 16

ENGENHARIA ELÉTRICA Especificações dos Materiais: Definição da região de fronteira. Projeto Magnelever 17 ENGENHARIA ELÉTRICA Especificações dos Materiais: Definição da região de fronteira. Projeto Magnelever 17

ENGENHARIA ELÉTRICA Geração da Malha de Elementos Finitos : Malha de elementos finitos bidimensional ENGENHARIA ELÉTRICA Geração da Malha de Elementos Finitos : Malha de elementos finitos bidimensional do motor linear Projeto Magnelever 18

ENGENHARIA ELÉTRICA Processamento do Modelo: Simulação densidade de fluxo magnético no motor linear realiza ENGENHARIA ELÉTRICA Processamento do Modelo: Simulação densidade de fluxo magnético no motor linear realiza no software FEMM. Projeto Magnelever 19

ENGENHARIA ELÉTRICA Resultados Obtidos com a Simulação: Posição 1 1 2 2 3 3 ENGENHARIA ELÉTRICA Resultados Obtidos com a Simulação: Posição 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 Estado Parado Comutação Deslocada Comutação Deslocada Polaridade B 1 e B 3 Sul Sul Desligadas Norte Norte Desligadas Sul Polaridade B 2 e B 4 Desligadas Sul Sul Sul Desligadas Norte Norte Força (N) 2, 6500 11, 2593 2, 5453 9, 1600 2, 5690 11, 8188 2, 5487 8, 0926 2, 6542 10, 9239 2, 6965 9, 0161 2, 5003 12, 0677 2, 6966 Projeto Magnelever 20

ENGENHARIA ELÉTRICA Resultados Obtidos com a Simulação: Gráfico da força por acionamento do motor ENGENHARIA ELÉTRICA Resultados Obtidos com a Simulação: Gráfico da força por acionamento do motor linear. Projeto Magnelever 21

ENGENHARIA ELÉTRICA Resultados Obtidos com a Simulação: Cabina na posição 1 parada. Projeto Magnelever ENGENHARIA ELÉTRICA Resultados Obtidos com a Simulação: Cabina na posição 1 parada. Projeto Magnelever 22

ENGENHARIA ELÉTRICA Resultados: O deslocamento das bobinas altera a força produzida pelos campos magnéticos, ENGENHARIA ELÉTRICA Resultados: O deslocamento das bobinas altera a força produzida pelos campos magnéticos, na figura (a) a força é de 11, 2593 N enquanto que na figura (b) a força passa a ser de 7, 0307 N. (a) (b) (a) Estrutura móvel, (b) Estrutura móvel deslocada. Projeto Magnelever 23

ENGENHARIA ELÉTRICA Resultados Teste: Posição Carga Estrutura móvel Carga na Subida Carga na Decida ENGENHARIA ELÉTRICA Resultados Teste: Posição Carga Estrutura móvel Carga na Subida Carga na Decida Carga Parada 240 g Massa total 240 g Força (N) 2, 4 N 55 g 295 g 2, 95 N 324 g 564 g 5, 64 N Massa Estrutura móvel Demonstração de deslocamento de carga. Projeto Magnelever 24

ENGENHARIA ELÉTRICA Comparações dos Resultados Testes: A comparação com o teste de máxima carga ENGENHARIA ELÉTRICA Comparações dos Resultados Testes: A comparação com o teste de máxima carga deslocada e máxima carga sustentada tem uma diferença. Prático 6. 000 Geral 5. 000 4. 000 3. 000 Geral 2. 000 1. 000 Geral Geral Prático Gráfico de teste práticos. Projeto Magnelever 25

ENGENHARIA ELÉTRICA Conclusões: Observou-se a Força de Lorentz, obtida pelo software FEMM, possui valores ENGENHARIA ELÉTRICA 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. Projeto Magnelever 26

ENGENHARIA ELÉTRICA Referências: [1] FITZGERALD, A. E. ; KINGSLEY JR. , Charles; UMANS, Stephen ENGENHARIA ELÉTRICA Referências: [1] FITZGERALD, A. E. ; KINGSLEY JR. , Charles; UMANS, Stephen D. – Máquinas Elétricas, com Introdução à Eletrônica de Potência. –Bookman Companhia Editora. 2006. [2] A. E. Fitzgerald Charles Kingsley, Jr. Stephen D. Umans – Máquinas Elétricas – Bookman 1981 [3] OTIS Elevator Company. Disponível m. [4] OTIS, G. E. , Improvement in Hoisting Apparatus, US Patent 31, 128, 1861. [5] Atlas Schindler. Manual de Manutenção Preventiva 1, 2008. [6] GIERAS, J. F. ; PIECH, Z. J. Linear synchronous motor: transportation and automation systems. CRC Press LLC – Boca Raton, 1999. [7] Jonh D. Kraus, Keith R. Carver – Eletromagnetismo – Guanabara Dois S. A. 1981. [8] CHEVAILLER, Samuel. – Comparative Study and Selection Criteria of Linear Motors, École Polytechnique Fédérale de Lausanne, 2006. [9] David Meeker – Finite Element Method Magnetics Version 4. 2 User’s Manual. 2009 Projeto Magnelever 27

ENGENHARIA ELÉTRICA [10] SILVEIRA, Marília Amaral da – Estudo de um Atuador Planar. Disponível ENGENHARIA ELÉTRICA [10] SILVEIRA, Marília Amaral da – Estudo de um Atuador Planar. Disponível em: . Acesso em: 1º semestre de 2011. [11] NETO, Tobias Rafael Fernandes – Sistema de Transporte Vertical Utilizando um Motor de Indução Linear Bilateral. Disponívelem: . 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: . Acesso em: 1º semestre de 2011. [14] BASTOS, J. P. A. Eletromagnetismo e Cálculo de Campos. 2 da. Edição. Editora Universidade Federal de Santa Catarina, 1992. [15] Universidade Federal de Santa Catarina - Eletromagnetismo e Cálculo de Campos. 2 da. Edição. BASTOS, J. P. A. , 1992. [16] ESPÍNDOLA, Rogério Silveira - Estudo e Desenvolvimento de um Motor Voice Coil. Disponível em: . Acesso em: 1º semestre de 2011. Projeto Magnelever 28

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