Com a sua chegada definitiva à indústria automóvel, o motor elétrico tornou-se num elemento cada vez mais importante. A necessidade de um modelo de mobilidade de zero emissões fez com que os fabricantes recorressem de forma maciça a esta tecnologia, não havendo outras opções válidas. Uma reviravolta que se traduziu numa otimização do motor elétrico, como uma grande alternativa aos motores de combustão interna.
Como já lhe comentamos no post de motores elétricos da Schaeffler, a Schaeffler lançou-se para a produção de motores elétricos. Neste novo post do REPXPERT, o Blog da Oficina Mecânica, propomos-lhe que se familiarize com os princípios de funcionamento dos motores elétricos.
O princípio de funcionamento dos motores elétricos é simples. Vamos explicá-lo de forma elementar: Imaginem que pegamos num cabo de cobre o enrolamos para formar um grande novelo alargado. Pegamos nesse novelo e colocamo-lo entre os polos de um íman com forma de ferradura. Se ligarmos as extremidades do cabo a uma bateria, veremos como se move o novelo. Isto ocorre porque, quando uma corrente elétrica percorre um cabo, cria um campo magnético à sua volta.
Se colocarmos esse novelo próximo de um íman, o campo magnético que criámos interage com o campo do íman permanente. Deve saber que dois ímanes colocados perto um do outro atraem ou repelem. Da mesma forma, o magnetismo temporário em torno do cabo atrai ou repele o magnetismo permanente do íman e é isso que faz com que o cabo salte.
Partes de um motor elétrico
O motor elétrico tem dois elementos principais: o estator e o rotor. Vamos vê-los de forma detalhada, em conjunto com os restantes elementos mais destacados do sistema.
Estator
Como o seu nome indica, o estator é o elemento fixo, estático do motor elétrico. No seu interior encontra-se a rede de fio de cobre que formam bobinas através da qual passa a eletricidade que resultará no campo magnético. Possui três partes principais, o núcleo, o quadro e o fio ou cabo condutor. O rendimento do motor depende em grande medida do desenho deste bobinado de cobre, tornando-se por isso num elemento fundamental. A Schaeffler, que começou com a produção de motores elétricos em série, adquiriu em 2018 a empresa especializada em tecnologia de estatores Elmotec Statomat.
Rotor
O rotor é, como indicado novamente pelo seu nome, o elemento que roda no interior do estator. É o segundo elemento essencial do motor elétrico. Possui um elemento magnético que reage ao campo gerado pelo estator e que o faz rodar. Esta rotação do rotor é a resultante da energia mecânica do sistema, que acabará por propulsionar o veículo.
Outros elementos
Além do estator e do rotor, o motor elétrico requer um conversor ou inversor, que passe a energia contínua que recebe da bateria e a transforme em corrente alternada (nos motores CA), um carregador que trate do processo de carregamento e, naturalmente, umas baterias que acumulem energia suficiente para proporcionar autonomia de funcionamento.
Tipos de motores
Dependendo da sua aplicação, os motores elétricos podem funcionar com Corrente Contínua (CC) ou Corrente Alternada (CA). Em função de se o rotor roda ou não à mesma velocidade que o campo magnético gerado pelo estator, falamos de motores síncronos e assíncronos. Também é necessário distinguir a posição do campo magnético induzido em relação ao eixo, que pode ser radial ou axial. Além disso, nos motores elétricos para veículos híbridos, está a ser implementada a tipologia sem escovas ou de ímanes permanentes, que oferecem uma rotação natural sem ser necessário um campo elétrico, tornando-se assim mais eficientes embora a sua produção seja mais cara.
Funcionamento
No início, a bateria começa a proporcionar energia ao estator, que cria o campo magnético que faz o rotor rodar. Esta energia mecânica chega através da transmissão para as rodas e o veículo é propulsionado enquanto o acelerador é pressionado. Ao soltar o pedal, o campo magnético é interrompido e o rotor roda livremente para recarregar a bateria e tomar o lugar de alternador. Este simples processo requer menos elementos mecânicos do que o de combustão interna, um facto que redunda na menor necessidade de manutenção destas mecânicas. No entanto, a procura pela máxima eficiência está a resultar no desenvolvimento de variantes do motor elétrico que tornam necessária a otimização de sistemas como o de refrigeração, cada vez mais importante. Nos próximos posts do REPXPERT, o Blog da Oficina Mecânica, trataremos de mais aspetos relacionados com a mobilidade elétrica.
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