Transcript Apresentação sobre materiais magnéticos

CONVERSÃO ELETROMECÂNICA
DE ENERGIA
Prof. Walter Suemitsu
ÍMÃS PERMANENTES
ÍMÃS PERMANENTES
• IMPORTÂNCIA
– Fazem parte de nossa vida diária, pois são
componentes essenciais em:
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motores elétricos
computadores
aparelhos CD
automóveis
– Sua importância não é muito reconhecida
porque os ímãs ficam “escondidos” nos
dispositivos.
ÍMÃS PERMANENTES
• Exemplo de Aplicação em Carros.
• Alguns carros modernos podem ter até 70
ímãs:
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Motor de arranque
Motor da bomba de combustível
Motor do ar-condicionado
Motores dos vidros elétricos
Motor da ventoinha
ÍMÃS PERMANENTES
• Exemplos de Aplicação na Indústria:
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Motores para robôs
Motores para máquinas-ferramenta
Separadores magnéticos
Mancais magnéticos
ÍMÃS PERMANENTES
• 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.
ÍMÃS PERMANENTES
– 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.
ÍMÃS PERMANENTES
– 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.
ÍMÃS PERMANENTES
• 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.
ÍMÃS PERMANENTES
• 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.
ÍMÃS PERMANENTES
MARKETING
ÍMÃS PERMANENTES
• 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
ÍMÃS PERMANENTES
• 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
ÍMÃS PERMANENTES
MARKETING
ÍMÃS PERMANENTES
• 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.