A principal função dos ímãs de neodímio no projeto de motores de drones

No centro da potência dos drones estão seus sistemas de motor, em que a eficiência da operação do motor depende muito do uso de materiais de ímã permanente de alto desempenho. Os motores de ímã permanente produzem fortes campos magnéticos por meio de ímãs, girando o rotor muito rapidamente, o que permite que os drones tenham alto empuxo e capacidade de resposta rápida. Esse sistema de energia é a principal razão pela qual os drones são capazes de realizar trabalhos complicados, como pulverização de precisão de pesticidas na agricultura, inspeção de falhas de linha no setor de energia e levantamento aéreo na construção. Eles podem durar mais e ter melhor desempenho se obtiverem energia de motores de ímã permanente em comparação com os motores tradicionais.

Além disso, os ímãs também são muito importantes para a navegação do drone e para os sistemas de sensores. A tecnologia de sensoriamento magnético emprega o campo magnético da Terra para o posicionamento exato e o controle de atitude, garantindo a estabilidade, o que dá ao drone o máximo de estabilidade mesmo com vento forte ou em terrenos difíceis. Os sistemas de bússola baseados em sensores magnéticos têm a capacidade de atualizar a posição do drone de forma contínua e instantânea, sem criar nenhuma lacuna.

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Seleção e projeto de ímãs permanentes

No projeto de motores de drones, a seleção e a otimização dos ímãs permanentes são fundamentais, pois influenciam diretamente as características do motor, a eficiência e o desempenho geral do drone. Esses ímãs geram um campo magnético estável, facilitando a conversão eficiente de energia nos motores BLDC. Os materiais de ímã permanente comumente usados no mercado incluem neodímio (NdFeB), ferrite, samarium cobalt (SmCo) e alnico, com seu desempenho avaliado com base em métricas como produto energético máximo (BHmax), coercividade e faixa de temperatura operacional.

Os ímãs de NdFeB, com seu produto de energia máxima excepcionalmente alto (40-50 MGOe) e excelente coercividade, são a escolha preferida para motores de drones. Eles fornecem um campo magnético forte em um volume compacto, atendendo perfeitamente às demandas de alta densidade de potência. No entanto, deve-se observar que os ímãs de NdFeB podem sofrer degradação magnética em altas temperaturas, e os motores de drones geralmente operam em temperaturas internas de 80 a 120 °C. Para resolver esse problema, geralmente são selecionados graus de alta temperatura, como N42SH ou N50H, e elementos pesados de terras raras, como disprósio (Dy) ou térbio (Tb), são adicionados para aumentar a temperatura de operação para mais de 180 °C.

Por outro lado, outros materiais de ímã permanente têm desvantagens significativas: Os ímãs de ferrite, embora muito baratos, têm um produto energético máximo de apenas 3-5 MGOe, o que resulta em motores maiores e mais pesados. Os ímãs de SmCo, embora sejam capazes de suportar temperaturas de até 350 °C, têm um produto energético máximo de 20-32 MGOe e são proibitivamente caros, o que os torna menos econômicos. Os ímãs de alnico, com um produto energético máximo de 5-9 MGOe, são altamente suscetíveis à desmagnetização e são totalmente inadequados para as demandas de desempenho dos drones modernos. Como resultado, esses três materiais geralmente não são a primeira opção em aplicações práticas.

Aplicações dos ímãs de neodímio em drones

Os ímãs de neodímio são indispensáveis em vários subsistemas de drones. Eles aumentam significativamente a eficiência do motor, estendem o tempo de voo, melhoram a capacidade de carga e suportam a miniaturização, atendendo às diversas necessidades dos drones de consumo, profissionais e de corrida.

Sensores

Os sensores podem ser entendidos como os "olhos" e os "ouvidos" dos drones que coletam dados importantes para a navegação, o controle e a execução da missão. Os sensores são capazes de detectar com precisão as variações do campo magnético, fornecendo assim aos drones dados de feedback de posição com alta resolução. Os drones utilizam sensores de vários tipos, incluindo sensores Hall, giroscópios, acelerômetros e magnetômetros.

Magnetômetro

Um magnetômetro é usado para medir a direção e a intensidade dos campos magnéticos e é a "bússola digital" do drone. O drone pode utilizar o campo magnético da Terra, que atua como uma fonte de orientação, permitindo que o drone saiba em que direção está se movendo. Isso é especialmente importante nos casos em que o sinal de GPS é fraco ou não está disponível.

Dispositivo de fixação

O dispositivo de fixação é uma estrutura mecânica usada em drones para segurar com segurança e prender ou soltar peças rapidamente; é a parte mais importante da conexão estável de baterias, câmeras, sensores ou outras cargas úteis e, ao mesmo tempo, permite a desmontagem rápida essencial para a eficiência operacional. Os dispositivos de fixação magnética usam o poder dos ímãs NdFeB, em contraste com os parafusos ou clipes mecânicos tradicionais que precisam ser parafusados ou torcidos.

Sistema de propulsão

O sistema de propulsão é o principal sistema de energia de um drone, responsável por fornecer a força ou a elevação que possibilita que o drone decole, passe o mouse, se mova ou realize várias manobras. Como os ímãs de NdFeB têm um produto de energia magnética extremamente alto e o campo magnético permanece muito estável, os motores BLDC podem transformar energia elétrica em energia mecânica com maior eficiência, o que significa que o consumo de bateria é bastante reduzido e a resistência de voo do drone é aumentada.

Sistema de estabilização

O sistema de estabilização foi projetado para garantir que a atitude de voo do drone seja mantida e estável. Ele pode neutralizar os distúrbios externos e manter a estabilidade durante o voo. O sistema de estabilização do drone é baseado em ímãs NdFeB, que ajudam os giroscópios e outros dispositivos de controle de atitude a realizar os ajustes de atitude de voo com mais precisão.

Tecnologia de amortecimento eletromagnético

Essa tecnologia absorve e dissipa a energia vibratória por meio de indução eletromagnética, protegendo os componentes essenciais contra o desgaste e prolongando sua vida útil. A rotação de alta velocidade de motores e hélices gera a maior parte das vibrações e, se for mantida, pode levar à falha do componente.

Sistema de controle de velocidade

O sistema de controle de velocidade em drones é uma das partes mais essenciais, pois permite o controle preciso da regulação da velocidade do motor e da velocidade de voo. O sistema funciona principalmente com o uso de controladores eletrônicos de velocidade (ESCs) para fazer com que os motores BLDC funcionem dinamicamente em diferentes velocidades. Os motores funcionam de forma suave e eficiente em determinadas condições de voo.

Soluções de personalização de drones

Prevê-se que, em 2029, o mercado global de drones atingirá a marca de $32,95 bilhões, o que será um recorde histórico, em uma forte trajetória de crescimento. A demanda por drones como componentes principais de ímãs está aumentando exponencialmente. O uso de novos materiais magnéticos é um dos fatores que estão impulsionando o desenvolvimento de drones para que sejam mais eficientes e inteligentes.

Como fabricante profissional de ímãs, fornecemos soluções personalizadas de NdFeB, SmCo e ferrite para atender a diversas necessidades, desde micro drones aéreos até drones de inspeção de nível industrial. Entre em contato conosco por e-mail em [email protected] para saber mais sobre a seleção de ímãs permanentes e o suporte técnico de otimização!