Made available in DSpace on 2014-06-11T19:35:40Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-08-11Bitstream added on 2014-06-13T19:05:49Z : No. of bitstreams: 1 almeida_jlcn_dr_guara.pdf: 2749824 bytes, checksum: 914ada61e3a445e7cda7ed446f711961 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / As máquinas síncronas de ímãs permanentes têm a vantagem de não consumir energia para a criação do campo magnético no rotor. O propósito específico desta Tese é o projeto, a construção e a avaliação de uma máquina com grande número de polos, de enrolamentos concentrados, com ímãs permanentes inseridos no interior do rotor, com duas formas geométricas diferentes: um com ímãs alinhados e a outra com ímãs inclinados axialmente. As justificativas para este estudo foram a possibilidade de eliminação de multiplicadores mecânicos de velocidade e sistemas auxiliares de excitação em centrais geradoras de energia. O projeto usou um motor de indução trifásico com rotor gaiola de esquilo de 250W de 12 polos. Partindo dos próprios dados construtivos do estator, calculou-se a densidade de fluxo magnético, especificando os ímãs permanentes de neodímio. No desenvolvimento foi construído um novo rotor modular e simples. Posteriormente, a máquina foi avaliada em laboratório com o objetivo de verificar a quantidade e a qualidade da energia com a máquina atuando como gerador. Por último, os resultados encontrados na avaliação da máquina funcionando como gerador com ímãs alinhados revelaram distorção harmônica total (DHT) 16%, capacidade de geração 475W a 221V – 60Hz e como aspecto desfavorável o alto torque de travamento. Com ímãs inclinados, DHT de 7 a 8%, capacidade de geração de 236W a 195V – 60Hz e baixo torque de travamento. Este trabalho mostra que os ímãs inclinados modularmente são uma opção de máquinas elétricas com satisfatório desempenho da máquina como gerador de energia com razoável qualidade no contexto de geração distribuída de pequena potência. Além das condições técnicas têm-se o baixo custo e a manutenção reduzida do gerador com ímãs inclinados em relação aos geradores síncronos convencionais / Synchronous machines of permanent magnets present the advantage of no power consumption for the creation of the magnetic field in the rotor. The specific purpose of this thesis is the project, its construction and the evaluation of a multi-pole of concentrated coils with permanent magnets inserted in the rotor by two different geometrical forms: aligned and skewed magnets. The vindications for this study were the possibility of eliminating both the mechanical speed reducers and the excitation energy systems in electrical powerplants. The project used a three-phase induction motor (squirrel cage rotor type) of 250W and 12 poles. Starting from the original stator constructive data, we proceeded the calculi of the magnetic flux density to determine the remanent flux of the neodymium permanent magnets. In the development of the work, a new simple and modular rotor was constructed. Subsequently, the machine was evaluated in a laboratory with the purpose of checking the quantity and quality of energy produced operating as a generator. The results obtained in the evaluation of the motor operating as a generator equipped with aligned magnets were 16% of total harmonic distortion (THD), with a generating capacity of 475W at 221V – 60 Hz, though with an adverse aspect of needing a high inertial torque (cogging torque). The machine working with skewed magnets produced 7 and 8% of total harmonic distortion (THD), with a generating capacity of 236W at 195V – 60 Hz and a low cogging torque. This work demonstrated that the modular skewed magnet is an option of electrical machines presenting satisfactory performance as a generator with a reasonable quality in the context of small distributed power generation. Besides the technical conditions, it should also be considered the low cost and reduced maintenance of skewed magnets in relation to the conventional synchronous generators

Atualmente, nanopartículas (NPs) são utilizadas em todos os ramos da tecnologia. Suas promissoras aplicações envolvem entre outros, o campo dos sensores e transdutores, mídia de gravação magnética, carreadores magnéticos de drogas medicinais. Com o objetivo de produzir NPs pelo método físico, um gerador de nanopartículas foi adaptado usando um dos canhões do sistema de magnetron sputtering, baseando-se no método de agregação gasosa. Com o gerador somos capazes de produzir NPs de diversos materiais e codepositá-las em matrizes dielétricas ou metálicas. Neste trabalho apresentamos o desenvolvimento da metodologia para a produção de nanopartículas de materiais magnéticos duros, usando alvos de SmCo5, Sm2Co17, Nd2Fe17B, FePt e CoPt. Investigamos a influência dos parâmetros de deposição (pressão, fluxo de gás e potência de sputtering), tipo de substrato e a existência de buffer e/ou codeposição, na obtenção das propriedades estruturais e magnéticas desejadas para esses materiais. As NPs produzidas são analisadas magneticamente pelo VSM e SQUID, sua morfologia e tamanho por TEM e SEM, a sua estequiometria pelo RBS, e a sua estrutura cristalina por XRD, a fim de obter nano-ímãs de alta anisotropia magnética. Da caracterização morfológica, através de microscopia eletrônica, encontramos para as NPs produzidas e estudadas diâmetros entre 5 e 17 nm. Através de análises de RBS obtemos para composição das NPs que as mesmas possuem estequiometria diferente dos alvos usados. Estudos estruturais e magnéticos mostram que para Sm-Co, Fe-Pt e Co-Pt é possível obter NPs cristalinas e com coercividade da ordem de 1 kOe. / In the recent years, nanoparticles (NPs) are being in all fields of technology. Their promising applications involve among others, the field of sensors and transducers, magnetic recording media, magnetic carriers of medicinal drugs. Aiming to produce NPs by physical method, a generator of nanoparticles was adapted using a system of guns \"magnetron sputtering\", based on the aggregation gas method. With the generator we are able to produce NPs with different types of material. In this work, we present the development of the methodology for the production of nanoparticles of hard magnetic materials, using targets of SmCo5, Sm2Co17, Nd2Fe17B, FePt and CoPt. We investigated the influence of the deposition parameters (pressure, gas flux and sputtering power), substrate type and the existence of the buffer and/or codeposition layers, to obtain the desired structural and magnetic properties for the nanoparticles. The produced NPs were magnetically analyzed by VSM and SQUID, the morphology and size by TEM and SEM, the stoichiometry by RBS and the crystal structure by XRD. The main objective of this work is to obtain nano-magnet with high magnetic anisotropy. Through the morphological characterization by electron microscopy, we found for NPs produced and studied have diameters between 5 and 17 nm. Through RBS analysis we have obtained the composition of the NPs, and also that they have different stoichiometry in relation to the used targets. Structural and magnetic studies have show that for Sm-Co, Fe-Pt and Co-Pt it is possible to obtain crystalline NPs with coercive field around 1 kOe.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T13:38:01Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / A estabilidade térmica de ímãs sinterizados à base de Nd-Fe-B, aplicados em compressores, foi estudada. Amostras de dois fabricantes, chamados A e B, foram selecionadas, sendo que cada fabricante possuía amostras sem recobrimento e recobertas por níquel. Primeiramente, as propriedades magnéticas dos ímãs de cada fabricante foram medidas em função do aumento da temperatura e comparadas. O comportamento das propriedades magnéticas em função da temperatura apresentou-se bastante semelhante para ambos os fabricantes. Em seguida, ensaios de envelhecimento ao ar foram realizados e a queda em termos de fluxo magnético, remanência, foi medida ao longo dos ensaios. Foram realizados ensaios a 80, 130, 180 e 230 °C, por 300 horas. As perdas mais expressivas começaram a ser verificadas somente nos ensaios realizados em 180 °C. Para os ímãs A, as amostras recobertas por níquel apresentaram as menores perdas em termos de fluxo magnético, quando comparadas com as amostras sem recobrimento. Entretanto, o oposto aconteceu com as amostras B, onde os ímãs recobertos por níquel apresentaram as maiores perdas comparados aos ímãs sem recobrimento. Ensaios de envelhecimento com atmosfera contendo hidrogênio, em 180 °C, também foram realizados, sendo que os ímãs não recobertos sofreram decrepitação por hidrogênio. Ensaios conduzidos no ambiente do compressor revelaram que as perdas ocasionadas por conta destas condições de trabalho são menores que aquelas ocasionadas em ensaios de envelhecimento ao ar. A influência do circuito magnético sobre as perdas de propriedades magnéticas também foi estudada, observando-se que a média das perdas em circuito fechado foi menor que aquela ocorrida em circuito aberto.

Dissertação [mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia dos Materiais. / Made available in DSpace on 2012-10-23T03:13:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 246838.pdf: 8673689 bytes, checksum: 89a6e82b48187e96423aeea6e2b5a1d9 (MD5) / As diferentes configurações de ímãs dentro do magnétron, para estudos em magnétron sputtering, têm funções múltiplas e críticas sobre o desempenho de sistemas de deposição de filmes em reatores de plasma. Os ímãs usados na retaguarda do alvo têm originalmente o propósito de confinar elétrons nas cercanias do alvo, e assim aumentar a taxa de ionização dos gases usados no reator. Como configurações magnéticas, que possam causar uma ionização dos gases a fim de provocar uma retirada uniforme de material do alvo, não podem ser alcançadas trivialmente, consideráveis esforços são destinados a otimizar disposições alternativas. Estritamente, sob o ponto de vista de aplicação, configurações magnéticas menos cuidadosas podem determinar o aparecimento de zonas de erosão na superfície do alvo que acabam por determinar sub-aproveitamento do mesmo. Em casos extremos há registros de aproveitamento de no máximo 10% do material do alvo. Neste trabalho, por alteração de geometria e posicionamento de ímãs através de simulações e medidas experimentais, se busca explorar configurações que visem aprimorar as condições de confinamento dos elétrons de modo a otimizar o uso e rendimento do material do alvo. Usando aplicativos dedicados (MAXWELL SV e FEMM) foram feitas simulações e também foi desenvolvido um sistema de mapeamento magnético, com o qual efetuamos medidas experimentais. Como resultado da busca se apresenta à configuração atual onde se pretende ter alcançado condição capaz de otimizar o rendimento do material do alvo (rotineiramente Ti).

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2006 / Made available in DSpace on 2012-10-22T09:52:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 297524.pdf: 3052122 bytes, checksum: 728cbbdae71fe3748cbaff9fb344a911 (MD5) / O mercado de ímãs permanentes hoje é dominado pelos ímãs à base de ferrite para aplicações de baixo desempenho e custo e pelos ímãs de terras raras e metais de transição (TR-MT)para as aplicações em que é necessário alto desempenho. Entre os últimos os mais utilizados são aqueles produzidos à base de Nd-Fe-B. Estes ímãs podem ser produzidos tanto na forma de materiais sinterizados quanto na forma de materiais compósitos onde é utilizada uma matriz polimérica para a resistência mecânica e uma fase metálica para as propriedades magnéticas. Uma das desvantagens dos ímãs compósitos produzidos utilizando-se Nd-Fe-B é o fato destes serem isotrópicos e terem uma importante propriedades, a remanência, diminuída devido ao não alinhamento cristalográfico do material. Uma solução viável na produção de ímãs compósitos anisotrópicos, que possuem alinhamento cristalográfico, é a utilização de outro material, à base de Sm-Fe-N. Neste trabalho estudou-se a preparação deste material, Sm2Fe17, utilizando-se uma técnica já utilizada para produção de outra liga TR-MT, SmCo5, a redução calciotérmica e sua posterior modificação intersticial com nitrogênio. Esta é uma rota de processamento que não apresenta custos muito elevados devido ao fato de utilizar o Sm na forma de óxido. Objetivou-se a produção de pós com características microestruturais e propriedades magnéticas apropriadas para produção de ímãs compósitos. A sequência de atividade foi: 1) mistura das materias primas, 2) redução calciotérmica / difusão, 3) lavagem da liga, 4) modificação intersticial e 5)moagem. A princípio foi possível produzir a liga Sm2Fe17 pelo processo de redução calciotérmica. Entretanto para se obter um processo adequado de introdução do nitrogênio sem formação de ferro livre, o que causa detrimento das propriedades magnéticas, foi necessário um estudo da influência do excesso do óxido de samário utilizado no processo. Este estudo levou à conclusão de que um mínimo de excesso é necessário para que a reação de difusão se complete mas que um excesso muito grande dificulta o processo de lavagem, resultando em contaminação da liga. O valor ótimo encontrado para as condições de trabalho foi 10% em massa. Mesmo utilizando-se um excesso controlado de óxido de samário ainda assim ocorreu formação de ferro livre durante o processo de modificação intersticial. Este problema foi resolvido através da alteração no fluxo de produção da liga. Optou-se por realizar a introdução do nitrogênio antes da lavagem, no mesmo ciclo da redução calciotérmica. Esta rota de processamento propiciou produzir a liga Sm2Fe17N3 sem formação de ferro livre, resultado este observado atravéz de difração de raios X. Apesar do material produzido em ciclo único apresentar uma composição adequada ele não possuía tais propriedades magnéticas. O material não apresentava comportamento anisotrópico tal qual o material produzido por fusão. Uma investigação microestrutural levou à conclusão de que a causa deste comportamento era a presença de partículas com tamanho de grão muito pequeno. Este aspecto das mesmas dificultava sua moagem e não produzia partículas monocristalinas, não possibilitando o alinhamento cristalográfico, textura. Inicialmente tentou-se produzir partículas de grãos maiores através de um tratamento térmico para crescimento de grão, este método não possibilitou melhora das propriedades. Outra alternativa testada foi a utilização de matérias primas, pós de ferro, com microestrutura mais grosseira. Esta alternativa trouxe resultados positivos no aumento da textura dos materiais produzidos. O material produzido com o pó de ferro esponja apresentou textura semelhante ao material produzido por fusão. A terceira tentativa de se produzir um material anisotrópico foi a utilização do pó de ferro carbonila (o mesmo utilizado inicialmente) na produção do Sm2Fe17 e utilizar uma "moagem química" do material com hidrogênio, um processo conhecido como decrepitação por hidrogênio (HD). Isto foi feito logo após a redução calciotérmica, antes da introdução do nitrogênio. Esta técnica produziu um material com alto grau de textura onde a diferênça na polarização em diferentes direções foi maior que a do material de referência produzido por fusão. O que indica um material bastante anisotrópico. / The most important magnets in the market today are the ferrites for low cost applications and Nd-Fe-B alloys for high performance applications. There are two different ways to produce Nd-Fe-B magnets, sintered and bonded. The disadvantage of Nd bonded magnets is that they are isotropic and, therefore, have a lower remanence due to the lack of texture. One feasible solution for anisotropic bonded magnet production is the Sm-Fe-N alloy. This work studies the preparation of Sm2Fe17 by calciothermic reduction diffusion, the main technique used in the production of SmCo5, and later nitrogenation to Sm2Fe17Nx. This method is cheaper due to the fact that it uses Sm in the form of Sm2O3. The production of powder with appropriate microstructural characteristics and magnetic properties is the main point of the study. The sequence to produce the alloy was: 1) mixing the raw materials, 2) calciothermic reduction diffusion, 3) washing, 4) nitrogenation and 5) milling. The Sm2Fe17 compound was obtained by calciothermic reduction diffusion. However, in order to perform a nitrogenation without the formation of free iron, which is bad for the magnetic properties, it was necessary to study the influence of the Sm2O3 excess. This study leads to the conclusion that a minimum of excess is necessary in order to complete the reduction diffusion process but a large excess makes the washing process more dificult, which results in contamination. The optimum value for the conditions used in this work was 10 wt% in excess of Sm2O3 in relation to sthoichiometric Sm2Fe17. Even with control of the Sm2O3 excess there was still formation of free iron during nitrogenation. This problem was solved by changing the process route. The nitrogenation was carried out in the same cycle as the calciothermic reduction diffusion. This processing route produced Sm2Fe17N3 without the formation of free iron as observed with X-ray diffraction. Despite the fact that the material produced in a single cycle had the right composition, its magnetic properties were inferior to the material produced by melting. Microstructural evidences implied that the material produced by calciothermic reduction produced particles with a fine grain size and milling couldn't produce monocrystalline particles. Three different alternatives were investigated to solve this problem. The first one was to use a thermal treatment in order to obtain a microstructure coarsening. This process didn't improve the magnetic properties. The second alternative was to change the iron powder for a powder with coarser microstructure. The material produced with sponge iron powder presented the same degree of texture as the one produced by arc melting. The last tentative to produce an anisotropic material was to use carbonyl iron powder (the same used initially) to produce Sm2Fe17 and perform an hydrogen decrepitation (HD). This treatment was carried out right after the reduction diffusion and before the nitrogenation. This processing route leads to materials with a high degree of texture, where the difference in polarization is higher than in the reference melted material. This indicates a highly anisotropic behavior.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2009. / Made available in DSpace on 2013-12-05T21:47:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 274177.pdf: 5799132 bytes, checksum: fcd4aba43d1e3dfdd63b445156fa2629 (MD5) / O uso industrial intensivo de ímãs de terras raras, em especial os de Nd2Fe14B, vem expandindo os horizontes de aplicação, devido ao seu potencial de miniaturização e do aumento da eficiência dos dispositivos em que são aplicados, assim como a progressiva redução do seu custo. Contudo, parte destas aplicações se dá em ambientes hostis, onde o ímã trabalha sob elevadas temperaturas durante intervalos de tempos longos, o que pode desencadear processos de envelhecimento e consequente degradação das suas propriedades magnéticas. Neste trabalho, investigam-se os processos de envelhecimento em ímãs compósitos à base de Nd2Fe14B, a partir de pós processados através dos métodos HDDR (Hidrogenação - Desproporção - Dessorção - Recombinação) e solidificação rápida (Melt Spinning), buscando avaliar a influência de parâmetros como tempo, temperatura e atmosferas contendo oxigênio, gases refrigerantes e hidrogênio. Foi observada significativa redução no fluxo dos ímãs conforme o tempo crescente de exposição, mostrando que tais fatores devem ser levados em conta no projeto, evitando diminuição do desempenho das suas aplicações. A atmosfera se mostrou muito influente no processo de envelhecimento podendo reduzir ou até mesmo intensificar o processo de degradação estrutural, monitorado através das perdas irreversíveis nos materiais estudados. Finalmente, foram observadas diferenças significativas no envelhecimento dos ímãs compósitos HDDR e Solidificação Rápida com respostas que variaram de acordo com a atmosfera ensaiada. De acordo com os resultados apresentados, este trabalho abordou situações reais de aplicação, apresentando a influência das condições de operação nos ímãs compósitos disponíveis no mercado e mostrando a relevância deste estudo na área de aplicação destes materiais.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2016-10-19T12:42:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 338942.pdf: 2648527 bytes, checksum: cb886767d486111772a926000df5ded9 (MD5) Previous issue date: 2015 / O mercado de ímãs permanentes para aplicações de alto desempenho é hoje dominado pelos ímãs à base de terras raras (TR), como os ímãs de Nd-Fe-B. Neste contexto, uma das técnicas mais promissoras atualmente para obtenção de pós para ímãs compósitos é o processo d-HDDR (hidrogenação-desproporção-dessorção-recombinação, d = dinâmico), tratamento este realizado a alta temperatura sob atmosfera de hidrogênio a fim de promover o endurecimento magnético pelo refinamento da microestrutura, além de induzir textura magnética que, por consequência, maximiza o valor de produto de energia máximo. O presente trabalho tem como foco o estudo do processo d-HDDR aplicado a uma liga à base de Nd-Fe-B da classe comercial N42 para obtenção de pós nanocristalinos próprios para preparação de ímãs anisotrópicos. Sendo assim, elaborou-se um ciclo próprio de d-HDDR de referência e, a partir do mesmo, determinou-se as influências das seguintes variáveis: tempo de patamar para desproporção; tempo de patamar para recombinação final e temperatura de patamar para desproporção e recombinação. A caracterização magnética das amostras se deu por meio de um histeresígrafo. Já a microestrutura foi caracterizada via difração de raios X e microscopia eletrônica de varredura com emissão de campo. Os resultados mostraram que o processo d-HDDR estudado foi efetivo para obtenção de pós nanocristalinos com tamanho de grão de aproximadamente 300 nm e com grau de alinhamento de 80%. Para os intervalos de tempo de patamar de desproporção analisados, não há mudanças significativas dos valores de propriedades magnéticas quando comparados aos valores de referência, mantendo-se em Br ? 1,07 T, Hcj ? 700 kA/m e (BH)max ? 75 kJ/m³. Já para diferentes intervalos de tempo de patamar para recombinação final, ocorrem mudanças significativas dos valores de propriedades magnéticas, havendo um patamar de valores máximos em intervalos próximos ao de referência, onde Br ? 1,1 T, Hcj ? 700 kA/m e (BH)max ? 85 kJ/m³. Considerando as diferentes temperaturas de patamar para desproporção e recombinação avaliadas, os máximos valores de propriedades magnéticas atingidos foram: Br ? 1,05 T, Hcj ? 700 kA/m e (BH)max ? 80 kJ/m³.<br> / Abstract : Rare earth-based magnets, e.g. Nd-Fe-B, now dominate the market of permanent magnets used for high performance applications. In this regard, one of the most promising techniques is currently the so called d-HDDR process (hydrogenation-disproportionation-desorption-recombination, d = dynamic), which includes a set of high temperature treatments under hydrogen atmosphere, in order to ensure magnetic hardening by microestrutural refinement and induce magnetic texture, whose consequently maximize maximum energy product value. This work focuses on the study of d-HDDR process applied to Nd-Fe-B-based alloy of N42 commercial class in order to obtain nanocrystalline powders, proper for anisotropic magnets fabrication. Therefore, it was prepared a proprietary d-HDDR cycle in which the following variables were studied: holding time for disproportionation; holding time for final recombination and disproportionation-recombination temperature. Magnetic characterization of the samples was carried out by means of a histeresigraph, whereas the formed phases were characterized via X-ray diffraction and the microstructure by scanning electron microscopy. Results showed that d-HDDR process was effective for obtaining anisotropic powders with grain size of approximately 300 nm and alignment degree of 80%. For the studied interval of holding time for disproportionation, no significant change of the magnetic values occurred if compared to the reference cycle, with values of Br ? 1.07 T, Hcj ? 700 kA/m e (BH)max ? 75 kJ/m³. However, for different time intervals in final recombination, there are significant changes in the values of magnetic properties, with a plateau of maximum values near the reference range, in which Br ? 1.1 T, Hcj ? 700 kA/m e (BH)max ? 85 kJ/m³. Regarding the different studied temperatures for disproportionation and recombination, the maximum values of magnetic properties achieved were Br ? 1.05 T, Hcj ? 700 kA/m and (BH)max ? 80 kJ/m³.

Resumo: As máquinas síncronas de ímãs permanentes têm a vantagem de não consumir energia para a criação do campo magnético no rotor. O propósito específico desta Tese é o projeto, a construção e a avaliação de uma máquina com grande número de polos, de enrolamentos concentrados, com ímãs permanentes inseridos no interior do rotor, com duas formas geométricas diferentes: um com ímãs alinhados e a outra com ímãs inclinados axialmente. As justificativas para este estudo foram a possibilidade de eliminação de multiplicadores mecânicos de velocidade e sistemas auxiliares de excitação em centrais geradoras de energia. O projeto usou um motor de indução trifásico com rotor gaiola de esquilo de 250W de 12 polos. Partindo dos próprios dados construtivos do estator, calculou-se a densidade de fluxo magnético, especificando os ímãs permanentes de neodímio. No desenvolvimento foi construído um novo rotor modular e simples. Posteriormente, a máquina foi avaliada em laboratório com o objetivo de verificar a quantidade e a qualidade da energia com a máquina atuando como gerador. Por último, os resultados encontrados na avaliação da máquina funcionando como gerador com ímãs alinhados revelaram distorção harmônica total (DHT) 16%, capacidade de geração 475W a 221V - 60Hz e como aspecto desfavorável o alto torque de travamento. Com ímãs inclinados, DHT de 7 a 8%, capacidade de geração de 236W a 195V - 60Hz e baixo torque de travamento. Este trabalho mostra que os ímãs inclinados modularmente são uma opção de máquinas elétricas com satisfatório desempenho da máquina como gerador de energia com razoável qualidade no contexto de geração distribuída de pequena potência. Além das condições técnicas têm-se o baixo custo e a manutenção reduzida do gerador com ímãs inclinados em relação aos geradores síncronos convencionais / Abstract: Synchronous machines of permanent magnets present the advantage of no power consumption for the creation of the magnetic field in the rotor. The specific purpose of this thesis is the project, its construction and the evaluation of a multi-pole of concentrated coils with permanent magnets inserted in the rotor by two different geometrical forms: aligned and skewed magnets. The vindications for this study were the possibility of eliminating both the mechanical speed reducers and the excitation energy systems in electrical powerplants. The project used a three-phase induction motor (squirrel cage rotor type) of 250W and 12 poles. Starting from the original stator constructive data, we proceeded the calculi of the magnetic flux density to determine the remanent flux of the neodymium permanent magnets. In the development of the work, a new simple and modular rotor was constructed. Subsequently, the machine was evaluated in a laboratory with the purpose of checking the quantity and quality of energy produced operating as a generator. The results obtained in the evaluation of the motor operating as a generator equipped with aligned magnets were 16% of total harmonic distortion (THD), with a generating capacity of 475W at 221V - 60 Hz, though with an adverse aspect of needing a high inertial torque (cogging torque). The machine working with skewed magnets produced 7 and 8% of total harmonic distortion (THD), with a generating capacity of 236W at 195V - 60 Hz and a low cogging torque. This work demonstrated that the modular skewed magnet is an option of electrical machines presenting satisfactory performance as a generator with a reasonable quality in the context of small distributed power generation. Besides the technical conditions, it should also be considered the low cost and reduced maintenance of skewed magnets in relation to the conventional synchronous generators / Orientador: Teófilo Miguel de Souza / Coorientador: Inácio Bianchi / Banca: Rubens Alves Dias / Banca: Jose Feliciano Adami / Banca: Osiris Canciglieri Junior / Banca: Marcio Zamboti Fortes / Doutor

Orientadores: Roland Grossinger, Sergio Gama / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas. Instituto de Fisica "Gleb Wataghin" / Made available in DSpace on 2018-07-21T12:13:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Sinnecker_ElisHelenaCamposPinto_D.pdf: 6067511 bytes, checksum: ae7ed0ef72492a00cda0fd816639e649 (MD5) Previous issue date: 1995 / Resumo: Neste trabalho estudamos as propriedades intrínsecas e extrínsecas de compostos de metal de transição e terras raras. Realizamos um estudo sistemático das propriedades magnéticas intrínsecas dos compostos intermetálicos R(Fe,M)12 com ênfase na determinação de transições de fase e do campo de anisotropia magnetocristalina. Medidas da dependência com a temperatura da susceptibilidade a.c. foram realizadas para estudar transições de reorientação de spin ocorrendo entre 4.2 e 300 K. A técnica de SPD, associada a campos pulsados foi utilizada para a determinação do campo de anisotropia e campo crítico de FOMP no intervalo de temperaturas entre 4.2 e 1000 K, utilizando campos magnéticos de até 28 T. O estudo dos compostos YFel2-xMox indicam que o metal de transição tem contribuição uniaxial para a anisotropia. Em compostos SmFel2-xMox encontramos uma alta anisotropia uniaxial em todo o intervalo de temperatura entre 4.2 e a temperatura de Curie. Transições de reorientação de spin foram encontradas nos sistemas Rfe12-xMox com R=Nd, Dy e Er. Transições tipo FOMP foram encontradas no sistema ErFe12-xMox. Tratamentos térmicos em atmosfera de nitrogênio foram realizados para as amostras RFel2-xMox com R = Nd e Y. Os resultados mostram que o nitrogênio influencia não só a anisotropia da terra rara, mas causa também alterações na anisotropia do Fe. Estudamos ainda os mecanismos de coercividade em ímãs anisotrópicos de Sm2Fe17Nx aglutinados com Zn e em ímãs isotrópicos de Sm2Fe17Nx produzidos por HDDR e aglutinados com Zn. O campo coercitivo Hc foi medido no intervalo de temperatura entre 4.2 K até a temperatura de Curie Tc .Nos ímãs produzidos por HDDR, os efeitos de diferentes temperaturas de recombinação e diferentes quantidades de Zn foram estudados. A dependência de Hc com a temperatura foi analisada segundo o modelo micromagnético de Kronmuller, que leva em consideração os efeitos da microestrutura. Um mecanismo de nucleação foi proposto como sendo o mecanismo que lidera a reversão da magnetização nestes ímãs / Abstract: In this work we studied intrinsic and extrinsic magnetic properties of rare earth-transition metals compounds. The intrinsic magnetic properties of R(Fe,M)12 intermetallic compounds was systematically investigated. Emphasis was given to the determination of magnetic phase transitions and magnetocrystalline anisotropy field. Measurements of the temperature dependence of the a.c. susceptibility was used to study magnetic phase transitions induced by temperature, like spin reorientation transitions, occurring between 4.2 K and 300 K. The singular point detection technic (SPD) associated to pulsed fields was used to measure the anisotropy field and the critical field of field induced magnetic phase transitions (FOMP) in the temperature range of 4.2 K to 300 K, using magnetic fields up to 28 T. The results obtained for YFe12-xMox compounds indicate that the transition metal has an uniaxial contribution to the anisotropy. A high uniaxial anisotropy was found only in SmFe12-xMox compounds. Spin reorientation transitions were found in the RFe12-xMox systems with R=Nd, Dy and Er. FOMP like transitions were found in the ErFe12-xMox samples. Nitrogenation experiments were performed with the RFe12-xMox samples (R = Y and Nd). The results show that the nitrogen has a strong influence not only in the rare earth anisotropy, but also change the F e anisotropy from uniaxial to planar after nitrogenation. We also investigated the magnetization reversal processes in Sm2Fe17Nx magnets produced by Zn-bond and HDDR. The temperature dependence of the coercive field was measure in the range from 4.2 K to the Curie temperature. The effects of different recombination temperatures and different Zn contend were studied. The results were analyzed based in the Kronmuller' s micromagnetic model that takes into account microestructural parameters. A nucleation mechanism was proposed as a leading mechanism of magnetization reversal in this magnets / Doutorado / Física / Doutor em Ciências

Orientador: Edson Bim / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-07-22T04:13:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MiglioloJunior_DalgoAfonso_M.pdf: 6594195 bytes, checksum: 2d3c0876b0e8ef932b262d3d05da41a2 (MD5) Previous issue date: 1997 / Resumo: : Este trabalho realiza a análise eletromagnética do Motor de Partida através da aplicação do Método dos Elementos Finitos bidimensional. Para a simulação, é utilizado o "software" comercial FLUX 2D, dedicado à análises de fenômenos magnéticos. O motor em estudo é de corrente contínua, seu estator apresenta ímãs permanentes e desenvolve uma potência nominal de 1,1KW. A essência do método consiste em transformar equações diferenciais em um conjunto de equações algébricas através da discretização da geometria do dispositivo em pequenos elementos geométricos. Os valores referentes às perdas rotacionais do motor, resistência elétrica de armadura e das escovas constituem-se em dados de entrada para o modelo e foram obtidas através de ensaios de laboratório. O método fornece características eletromagnéticas do motor tais como: conjugado e fluxo magnéticos, densidade de fluxo e intensidade de campo. O modelo bidimensional sofre ajustes a fim de compensar as diferenças de comprimento entre armaduras imãs. Para a validação do modelo em Elementos Finitos foram realizados ensaios em laboratório que, confrontados com os obtidos em simulação, apresentaram resultados concordantes. Uma vez validado, foi possível a análise das grandezas magnéticas do motor, identificando-se as regiões de saturação magnética. Ao final, investiga-se a influência de alterações geométricas no desempenho do motor. A partir dos resultados de simulação, constata-se que a espessura do entreferro pouco altera o conjugado magnético do motor, enquanto que o aumenta da espessura da carcaça e da largura do ímã provocam melhoras significativas no desempenho do mesmo / Abstract: This work has the aim of making an electromagnetic analysis of the Starting Motor using a two-dimension Finite Element Method application. For computer calculation, a commercial magnetic analysis software called FLUX 2D is employed. The Starting Motor is a direct current motor with permanent magnets on the stator and its nominal power is 1.1 KW. The method essence consists on transforming differential equations on an algebraic equation set using a device geometry discretization on small geometric elements. The values concerning to the motor rotational losses, armature electrical and brushes resistance constitute input date for the model and they had gotten from laboratory tests. The method gives motor electromagnetic characteristics such as : magnetic torque and flux, flux density and magnetic field. The two-dimension model were regulated to correct the armature and magnets length differences. To validated the Finite Element model, laboratory tests were done, their results were compared to simulated ones and they were closed. After that, it was possible to analyse the motor' s magnetic characteristics and to identify magnetic saturation regions. At the end, geometric changes influences on motor performance were investigated. Using the calculates results, we notice the air gap thickness does not alter magnetic torque, otherwise increasing on housing thickness and magnets width provokes significant improvement on motor performance / Mestrado