Os vários tipos de motores elétricos

À semelhança de outros elementos como a bateria que é o órgão mais caro de todo o sistema elétrico, o motor elétrico é também um elemento fundamental ainda nas abordagens  à tecnologia seja dada mais importância ao tamanho e à química da bateria do que aos diferentes tipos de motores disponíveis.

Sabemos que este é um tema complicado, mas achamos que é a hora de colocarmos um pouco de ordem nesta questão.

Do ponto de vista construtivo o motor elétrico é formado por um comutador, duas escovas e duas estruturas magnéticas, o estator e o rotor.

O estator é composto por uma estrutura ferromagnética com polos salientes aos quais são enroladas as bobinas responsáveis pela criação do campo magnético mediante a energia proveniente da bateria.

Os enrolamentos estatóricos podem, no entanto, ser substituídos por ímanes permanentes. Já o rotor é formado por espiras enroladas à volta de um núcleo de material ferromagnético, cujos terminais estão interligados ao comutador que é um elemento mecânico feito de material condutor ao qual estão ligados os terminais das bobinas do rotor e cuja função é inverter o sentido da corrente que neles circulam.

Por último, o contacto elétrico entre o comutador e a fonte de alimentação (bateria) é feito com recurso a duas escovas de material condutor, normalmente grafite.

Dependendo da configuração do enrolamento de campo, os motores dividem-se em vários tipos.

Estes motores, pela sua capacidade de produção de elevados binários a baixas rotações bem como pelo seu simples controlo de velocidade, apresentam um curva binário versus velocidade adequada às exigências de um veículo elétrico.

As opções dependem não só do espaço disponível como da tecnologia.

Síncrono

Neste tipo de motor a velocidade de rotação é proporcional à frequência da sua alimentação, uma corrente elétrica que permite que o rotor gire sem a necessidade de imanes (ainda que estes possam ser usados).

Isto significa que este tipo de motor elétrico não precisa de certos materiais mais caros, o que o torna mais barato de produzir e também mais ecológico que os motores síncronos de imanes permanentes.

Como o campo magnético do rotor é independente do campo magnético do estator, o rotor adquire uma velocidade proporcional à frequência da alimentação do estator acompanhando por isso o campo magnético gerado pelo movimento do rotor, sendo por essa circunstância denominado síncrono.

O aumento ou diminuição da carga não afeta a sua velocidade. Como principais vantagens deste tipo de motor destacamos o binário máximo disponível instantaneamente e o seu baixo custo de produção.

Exemplos da sua aplicação é a nova geração de veículos elétricos da BMW como o iX1, o iX3, o i4, i7 e iX.

Ímanes permanentes

O motor elétrico mais comum é o de ímans permanentes, podendo ser usados em múltiplas situações, nomeadamente nos veículos elétricos.

Este tipo de motor tem um maior rendimento comparativamente com outros motores devido à ausência de perdas por efeito de joule no rotor e ao elevado fator de potência provocado pelo fluxo magnético de excitação fornecido pelos ímanes permanentes.

Como este tipo não têm perdas por efeito de joule no rotor, a temperatura dos enrolamentos é mais baixa e o tempo de vida é maior.

Apresentam também um rendimento significativamente maior nas baixas velocidades comparativamente com os restantes motores de indução. Capaz de gerar potências elevadas e de ser bastante compacto acaba por ser a receita ideal para carros 4x4 (e-AWD). As vantagens deste tipo de motor é o tamanho, a flexibilidade e um funcionamento silencioso.

Encontramos este motor nos modelos eletrificados do grupo Hyundai (plataforma E-GMP) e no grupo VW (MEB).

Fluxo axial

Este tipo de motor elétrico usa ímanes fixados nas partes laterais do rotor e não nas bordas a fim de estabelecer uma maior área de contacto (superfícies) e menores folgas de forma a permitir grandes ganhos de eficiência.

Este tipo de motores elétricos por serem bastante mais compactos e leves que os restantes e não serem tão potentes, constituem a solução ideal para os veículos híbridos ou em veículos 100% elétricos com um motor elétrico por roda, uma solução que não tem tido muitos adeptos depois da Michelin ter apresentado há muitos anos essa possibilidade, ainda que seja óbvio que tal proposta sacrifique as caraterísticas dinâmicas ao concentrar maior peso nas rodas.

O potencial de desenvolvimento destes motores levou a Renault a anunciar que os aplicará nos seus veículos elétricos a partir de 2025.

Assíncrono

Neste caso, o campo eletromagnético não flui ao redor do estator na mesma velocidade que o rotor, o que torna este tipo de motor mais eficientes perante cargas parciais, mas muito menos rápido na resposta.

A sua aplicação é menos frequente porque requerem um circuito inversor mais sofisticado o que complica a configuração de todo o sistema. Este tipo de motor é também conhecido como motor de indução.

Apesar de ser uma solução complexa, este tipo de motor é bastante fiável razão por que é usado por marcas como a Audi no Q8 e-tron, pela Mercedes na sua mais recente geração de veículos elétricos, entre outras marcas que não olham a custos para terem a terem aquela que julgam ser a melhor proposta tendo em conta as caraterísticas dos veículos em que a aplicam