Emicol otimiza atuadores eletromagnéticos e reduz custos de desenvolvimento usando simulação Ansys
No universo da engenharia, otimizar o desenvolvimento de produtos é um desafio constante. Para empresas como a Emicol, que fabrica atuadores eletromagnéticos e outros componentes cruciais para a indústria, a busca por maior precisão, eficiência e velocidade é incessante. Por muito tempo, a empresa realizou análises que dependiam de teorias e protótipos físicos, resultando em ciclos de desenvolvimento longos e com menor assertividade.
Em um processo tradicional, isso significa uma série de iterações de protótipos. Cada “rodada” gera novas amostras físicas para testes, e o tempo para entender a fundo a física das falhas é considerável. Essa abordagem, embora funcional, não era a mais eficiente em termos de tempo e custo. A necessidade de otimizar o tempo de desenvolvimento e compreender ao máximo os efeitos de cada fator que influencia o desempenho do produto fez com que a empresa buscasse o apoio de novas ferramentas. Foi nesse contexto que a empresa procurou a ESSS, um Ansys, parte da Synopsys, Apex Channel Partner no Brasil, a fim de integrar a engenharia virtual para análises de diferentes fenômenos físicos a partir das ferramentas de simulação computacional.
A remanência magnética: um caso resolvido com o Método de Elementos Finitos e o Ansys Maxwell®
Um exemplo claro da transformação nos processos da Emicol é a abordagem para resolver o problema da força residual em atuadores eletromagnéticos. Esse fenômeno, causado pela remanência magnética (Br) – o magnetismo que persiste em um material ferromagnético após o campo magnético externo ser desligado, pode impedir o retorno do atuador à sua posição inicial, mantendo o componente em uma posição que não deveria, comprometendo fatalmente a precisão e a confiabilidade do sistema.
Figura 1 – Modelo do atuador eletromagnético.
A partir do uso do Ansys Maxwell®, uma ferramenta baseada no Método de Elementos Finitos (MEF), voltada a análises eletromagnéticas de baixa frequência, os engenheiros da Emicol puderam:
- Diagnosticar o Problema com Precisão Cirúrgica: Anteriormente, a identificação exata da magnitude e do impacto dessa força residual era um desafio. Utilizando o Ansys Maxwell®, a Emicol conseguiu modelar o atuador virtualmente e quantificar a força residual gerada por materiais como o aço SAE 1006. As simulações demonstraram claramente que essa força era suficiente para manter o núcleo do atuador em uma posição indesejada, validando o problema de forma inquestionável e fornecendo dados concretos para a solução.
- Otimizar Materiais e Validar Escolhas: Com o diagnóstico em mãos, o próximo passo foi buscar materiais alternativos. A ferramenta Maxwell permitiu à equipe da Emicol testar virtualmente a substituição do aço SAE 1006 por materiais com menor remanência, como o aço silício M600-65A. As simulações não só indicaram uma redução drástica da força residual com o novo material, como também asseguraram o retorno adequado do núcleo. Essa capacidade de testar materiais em ambiente virtual é um ganho inestimável, eliminando a necessidade de múltiplas iterações de protótipos físicos e gerando economias significativas de tempo e recursos.
- Refinar Geometrias para Melhor Desempenho: Além da seleção de materiais, a simulação por meio do Ansys Maxwell® permitiu à Emicol otimizar o design geométrico do atuador, com foco especial no entreferro – a pequena folga de ar entre as partes magnéticas. Variando essas dimensões no ambiente virtual, a equipe pôde realizar uma análise paramétrica eficiente, encontrando a configuração ideal que minimizava a remanência sem sacrificar o desempenho geral de atuação do componente.
Figura 2 – Malha do modelo de elemento finito.
Os resultados das simulações no Ansys Maxwell® confirmam que escolher bem materiais ferromagnéticos com baixa remanência e otimizar a geometria do atuador são estratégias complementares e muito eficazes para resolver o problema da força residual.
Engenharia de simulação e atuadores robustos
Para os engenheiros da Emicol, a simulação não é só uma ferramenta de análise; é uma base essencial da engenharia preditiva, permitindo não só identificar falhas antes da fabricação, mas também testar e validar soluções inovadoras. Dessa forma, a empresa otimiza o desempenho dos produtos, reduz custos de protótipos e consegue chegar ao mercado mais rápido e com confiabilidade.
Hoje, as ferramentas Ansys são parte integrante do cotidiano da Emicol, sendo aplicadas no desenvolvimento de uma vasta gama de produtos, incluindo atuadores eletromagnéticos, válvulas, motores, eletrobombas e transformadores de tensão. Essa integração não só impulsiona a inovação, mas também posiciona a empresa na vanguarda da engenharia de seus segmentos.
Para conhecer mais sobre o caso da aplicação da simulação nos atuadores da Emicol, acesse o artigo “Analysis and Solution of Residual Force in Electromagnetic Actuators”.
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Texto baseado no artigo Analysis and Solution of Residual Force in Electromagnetic Actuators, publicado na 2025 IEEE International Electric Machines & Drives Conference (IEMDC). Autores: Iago José Ferreira, USP, Brasil; Ian Gabriel Silveira, USP, Brasil ; Maurício B. de C. Salles, USP, Brasil; Paulo Alberto Moraes, USP, Brasil.
