O valor do campo no entreferro é dado por (ver demonstração da resposta à pergunta 2):

Considerando , calcula-se .

Através da curva de saturação do material magnético obtém-se , pelo que a permeabilidade relativa do meio é:

Considerando este valor de , calcula-se , correspondente a um valor de indução de e, portanto, .

Por iterações sucessivas encontra-se o ponto de convergência:

et

Para qualquer posição do rotor com , o binário electromagnético está compreendido entre:

calculado anteriormente para e o valor

As curvas correspondentes estão traçadas na figura 8..

Figura 1 : Valores máximos e mínimos do binário em função da posição (caso do ferro saturado)

Constata-se que o binário na proximidade de se reduz até . O efeito da saturação conduz a a uma redução superior a metade do binário electromagnético relativamente ao caso linear, não saturado.

Calculando o valor da permeabilidade relativa do meio magnético, para cada posição, pode traçar-se a curva (figura 9).

Figura 1 : Binário em função da posição (hipótese do ferro saturado)

No cálculo efectuado desprezou-se

• os fluxos de fugas (ou dispersão)

• os efeitos de saturação local.

A técnica dos elementos finitos permite a integração numérica das equações locais do campo magnético (equações de Maxwell) em todos os pontos do espaço, o que permite a estimação do valor do binário em função da posição, de forma mais precisa.

A figura 10 (obtida com recurso ao software FLUX2D desenvolvido pela empresa Cedrat ) mostra, em particular, que assim que as peças rotóricas e estatóricas se encontram alinhadas, o campo na zona próxima do entreferro pode atingir valores de 0,7T (figura 10).

Le matériau magnétique est alors complètement saturé. Pour atteindre ce niveau d'induction, le champ H_f doit atteindre localement les valeurs supérieures à 100.000 A/m.

La perméabilité relative du milieu ne dépasse pas alors dans ces zones m_r = 6. Ces effets de saturation locale expliquent en grande partie que le couple électromagnétique calculé par la technique des éléments finis soit encore beaucoup plus faible que celui produit par le calcul analytique (figure 11).

D'autant que le phénomène de saturation contribue à amplifier les flux de fuite, c'est-à-dire la partie du flux magnétique produit par les bobines qui ne circule pas dans les pièces magnétiques du rotor (figure 12, obtenue grâce au logiciel FLUX2D développé par la société Cedrat ).