Como funcionam os motores elétricos?

A transição dos motores de combustão interna para veículos elétricos exige uma nova compreensão técnica por parte dos entusiastas e consumidores.

Nos motores elétricos não encontramos o ciclo admissão-ignição-compressão-escape de um motor de quatro tempos, ou o funcionamento de um motor rotativo. Mas isso também não significa que sejam mais simples no seu funcionamento.

Para começar, todos os motores de veículos elétricos partilham dois componentes principais: o estator, que é a estrutura exterior fixa do motor, e o rotor, o único elemento móvel que transmite o binário para as rodas.

Nos motores de combustão, a “energia” vem do tanque de combustível, tal como conhecemos. É a partir daqui que o funcionamento de um motor elétrico se torna mais complexo.

A energia oriunda da bateria é fornecida em corrente contínua, e depois é convertida em corrente alternada por um inversor para gerar um campo magnético rotativo no estator. Este campo magnético é o que permite o movimento do rotor e, consequentemente, do veículo.

Além disso, uma outra característica essencial destes motores é a sua capacidade de funcionar também como geradores. Durante a travagem regenerativa, o movimento das rodas faz girar o rotor de forma inversa, devolvendo energia à bateria, embora que com perdas energéticas na conversão.

Diferentes tipos de motores elétricos

Existem três tipos principais de motores elétricos. O mais antigo é o motor de indução. Existe desde o século XIX e destaca-se por ser mais económico por não usar ímanes de terras raras, mas é menos eficiente a baixas rotações. Também é chamado de motor assíncrono porque o rotor gira mais devagar que o campo magnético.

Já os motores de ímanes permanentes oferecem maior eficiência, especialmente a baixas rotações, por funcionarem de forma síncrona com o campo magnético do estator. No entanto, enfrentam desafios como o sobreaquecimento e limitações a altas velocidades. Uma evolução deste é o motor com ímanes permanentes internos, que combina eficiência com melhor desempenho em altas rotações.

Por fim, os motores síncronos com escovas surgem como uma alternativa recente. Em vez de ímanes, o rotor usa enrolamentos de cobre alimentados por corrente contínua para gerar o campo magnético.

É uma solução que veio eliminar a necessidade de ímanes raros e permitindo controlo direto do campo magnético, embora levante preocupações de desgaste nas escovas e nos anéis coletores e de maior consumo de energia a baixas rotações.

A maioria dos veículos elétricos utiliza um sistema de transmissão direta (relação única) para reduzir a velocidade de rotação entre o motor e as rodas. No entanto, há potencial para evoluções futuras, especialmente em veículos mais pesados.

A constante inovação nesta área demonstra que os motores elétricos ainda estão numa fase inicial de desenvolvimento, com amplo espaço para melhorias tecnológicas.