Eletroimã

TEORIA ELETROMAGNÉTICA E DA ESTRUTURA DOS MOTORES DE PASSO
Em aulas anteriores foi empregada uma abordagem qualitativa para explicar o mecanismo da produção do torque em um motor de passo; a explanação foi baseada em termos da tensão nas linhas de força magnética. Nesta apostila o mecanismo da produção do torque será analisado quantitativamente usando uma abordagem eletrodinâmica. Logo após, discute-se os problemas da estrutura dos dentes em motores de passo.
Mecanismo da produção do torque estático em um motor de passo de relutância variável Há diversas maneiras de expressar o torque produzido em um motor elétrico. A abordagem qualitativa apresentada anteriormente pode ser explicada por uma teoria em termos do tensor de tensões de Maxwell. Mas esta abordagem, que é basicamente teoria de campo, não é sempre apropriada para o tratamento de motores de passo em termos de parâmetros de circuitos. Esta apostila, ao invés, apresenta uma teoria em termos da energia magnética e co-energia. Começaremos com o caso ideal em que os núcleos do rotor e do estator têm a permeabilidade infinita, e progressivamente, passaremos ao caso em que os núcleos estão sujeitos a saturação magnética.
Núcleos com permeabilidade infinita
Para analisar o que ocorre com uma peça de ferro que é puxada por um campo magnético criado por um eletroímã, como mostra a Fig. 1, usaremos o modelo da Fig. 2.
Uma corrente I flui através da bobina de n voltas produzindo o fluxo magnético, e uma força f atua na peça de ferro na direção x. A peça de ferro pode ser considerada como um dente do rotor de um motor de passo e o eletroímã corresponde a um par de dentes do estator de um motor de relutância variável (RV). Vamos determinar primeiramente a densidade do fluxo magnético B g nos entre-ferros (que são os espaços indicados por g/2 na figura). A lei de Ampere ao longo do circuito fechado tracejado é expressa como

∫ H • dl = nI .

(1)

O lado esquerdo da equação (1) é reescrito