Motores elétricos sem escovas

O artigo Como funcionam os motores elétricos explica como funcionam os motores com escovas. Em um motor CC comum, há ímãs permanentes na parte de fora e uma armadura giratória na parte de dentro. Os ímãs permanentes são imóveis e, por isso, são chamados de estatores. Como a armadura gira, é chamada de rotor.

Uma típica armadura de um motor CC

A armadura contém um eletroímã. Quando uma corrente elétrica passa por esse eletroímã, é criado um campo magnético na armadura, que atrai e repele os ímãs do estator. Então, a armadura gira 180º e, para que possa continuar girando, é necessário inverter os pólos do eletroímã. São as escovas que cuidam dessa mudança de polaridade, fazendo contato com dois eletrodos giratórios conectados à armadura, invertendo a polaridade magnética do eletroímã quando ele gira.

Essa configuração funciona e é bem simples e barata de se produzir. Mas apresenta vários problemas:

• as escovas se desgastam;
• como as escovas estabelecem e interrompem conexões, são geradas faíscas e ruído elétrico;
• as escovas limitam a velocidade máxima do motor;
• o eletroímã no centro do motor faz com que seja mais difícil resfriá-lo;
• o uso de escovas impõe um limite no número de pólos que a armadura pode ter.

Com o avanço dos computadores e transistores de potência, tornou-se possível "colocar o motor para fora" e eliminar as escovas. Em um motor CC sem escovas (BLDC), você coloca os ímãs permanentes no rotor e transfere os eletroímãs para o estator. Dessa forma, é possível utilizar um computador (conectado a transistores de potência) para energizar os eletroímãs enquanto o eixo gira. Esse sistema traz várias vantagens:

Imagem de domínio público Os pólos do estator de um motor BLDC de duas fases usado para alimentar uma ventoinha de computador. O rotor foi removido.

• como, em vez de escovas mecânicas, é um computador que controla o motor, ele é mais preciso. O computador também pode controlar a velocidade do motor na equação, deixando os motores sem escovas mais eficientes;
• não há faíscas e muito menos ruído elétrico;
• não há escovas para se desgastarem;
• com os eletroimãs no estator, eles são refrigerados com mais facilidade;
• é possível ter vários eletroímãs no estator para aumentar a precisão do controle.

A única desvantagem de um motor sem escovas é seu maior custo inicial, mas normalmente dá para recuperar esse custo devido a maior eficiência obtida durante a vida do motor.

Para mais informações sobre motores sem escovas, confira os links:

• Model Flight: perguntas e respostas sobre motores sem escovas (em inglês)
• Control Engineering: motores sem escovas, melhores na potência e eficiência (em inglês)