A redução do fluxo (field weakening): alcançar velocidades superiores ao limite imposto pela tensão

Cada motor de ímãs permanentes possui uma velocidade máxima "natural", determinada pela tensão da bateria. O desmagnetização, frequentemente chamado pelo seu nome em inglês field weakening, permite ultrapassar esse limite sem a necessidade de trocar a bateria ou o motor. É um ajuste poderoso, apreciado em competições, mas que tem um custo e riscos que devem ser conhecidos.

Por que um motor atinge o limite máximo de velocidade?

Um motor de ímãs também funciona como um dínamo: ao girar, ele produz uma tensão, a força eletromotriz contrária, que é proporcional à sua velocidade. Para que a corrente elétrica entre no motor, o controlador precisa aplicar uma tensão superior àquela que o motor produz.

Quando a velocidade aumenta, a tensão produzida pelo motor se aproxima da tensão da bateria. O controlador não consegue mais fornecer corrente, e, portanto, torque: a velocidade atinge um limite máximo. Esse limite máximo é calculado a partir da constante de velocidade do motor, o Kv, e da tensão da bateria. Consulte nosso guia sobre Kv, Kt e polos.

O princípio do desfluxamento

Em controle vetorial (FOC), a corrente do motor é decomposta em duas partes: a corrente q, que produz o torque, e a corrente d, alinhada com os ímãs. Normalmente, a corrente d é mantida em zero.

Para reduzir a velocidade, o controlador injeta uma corrente negativa. Isso cria um campo oposto ao dos ímãs, o que diminui a tensão que o motor produz à mesma velocidade. O controlador pode então injetar novamente a corrente q, e, portanto, o torque, permitindo que o motor ultrapasse seu limite anterior.

O termo é enganoso: os ímãs não perdem força. É o efeito deles, visto a partir dos enrolamentos, que é compensado, enquanto a corrente "d" circula.

O que isso custa

• Corrente sem torque: Em um motor de ímãs de superfície, a corrente "d" não gera torque. Ela se adiciona à corrente total, o que contribui para o aquecimento do motor e do controlador.
• **Sobre a eficiência:** Em altas velocidades e com o sistema de resfriamento desligado, uma parcela crescente da energia é dissipada em forma de calor. Isso resulta em uma menor autonomia.
• Um limite de corrente compartilhada: a corrente total do motor permanece limitada. Quanto mais corrente é destinada ao "defluxamento", menos corrente fica disponível para o torque.

Os motores de ímãs internos (IPM) suportam melhor o "desmagnetização", porque a corrente também contribui para o torque. Esta é uma das razões para o seu sucesso na indústria automobilística: veja nosso guia motores IPM e SPM.

O principal risco: a falha em alta velocidade

Durante a frenagem regenerativa, o motor gira mais rápido do que sua velocidade natural: a tensão que ele produziria sem a corrente de regeneração ultrapassa a tensão da bateria. Se o controlador interromper repentinamente a alimentação (devido a uma falha, proteção ou perda de energia), a corrente de regeneração desaparece e essa tensão aparece instantaneamente nos terminais do motor.

O motor, nesse caso, funciona como um gerador, enviando corrente de volta para a bateria através do circuito do controlador. Isso pode resultar em uma frenagem brusca e em uma tensão que pode exceder a capacidade dos transistores ou da própria bateria. Por isso, é importante manter uma margem de segurança na tensão, e por isso, a configuração do "defluxage" deve ser feita com cuidado.

Desfluxagem ou tensão excessiva?

Para aumentar a velocidade, temos duas opções: reduzir a resistência (desfluxar) ou aumentar a tensão da bateria. Aumentar a tensão eleva o limite de velocidade sem corrente adicional, portanto, sem aquecimento ou perda de eficiência, mas exige uma bateria, um controlador e, frequentemente, um BMS compatíveis. A redução da resistência, por outro lado, requer apenas um ajuste, mas tem um custo em termos de aquecimento e autonomia. Em uma máquina de corrida, muitas vezes combinamos as duas opções. Para as baterias, veja nossas baterias para scooters elétricas.