Motor elétrico sem terras raras
(renaultgroup.com)- Motor síncrono de excitação elétrica (EESM) move o rotor com o campo magnético gerado pela corrente no estator, convertendo a eletricidade da bateria em energia mecânica para tracionar as rodas do veículo, sem usar ímãs nem terras raras
- Embora 90% dos veículos elétricos no mercado automotivo usem motores com ímãs, o Renault Group comercializa em massa o motor elétrico EESM desde 2012
- O motor EESM do Renault Group começou no Kangoo Z.E e no Zoe e passou a ser aplicado em Megane E-Tech electric, Scenic E-Tech Electric, Alpine A290, Renault 5 E-Tech electric, Renault 4 E-Tech electric e outros
- O E7A, previsto para 2027, mira 200kW de potência, 400Nm de torque, tamanho 30% menor que a geração anterior, 30% menos impacto de carbono e eficiência de cerca de 92%
- Como a produção de terras raras e ímãs depende fortemente da China, a escolha de um rotor bobinado se torna uma decisão estratégica para evitar dependência de matérias-primas e de países produtores de ímãs
Contexto dos motores elétricos sem terras raras
- O Renault Group vem se consolidando historicamente como uma empresa pioneira em tecnologia de motores elétricos sem ímãs, ou seja, sem terras raras
- Em um mercado no qual 90% dos veículos elétricos usam motores com ímãs, o Renault Group se diferencia com motores sem terras raras {p:90}
Principais tipos de motores elétricos
- Motores de veículos elétricos convertem a energia elétrica da bateria em energia mecânica sem pistões nem cilindros
- No estator, a corrente cria um campo magnético, e esse campo move o rotor para acionar as rodas do veículo
- Os motores elétricos se dividem em três grandes famílias com diferenças tecnológicas significativas
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Motor síncrono de ímã permanente
- O motor síncrono de ímã permanente é feito com terras raras e hoje é a tecnologia dominante no mercado automotivo
- Essa tecnologia combina alta eficiência com exigências de espaço otimizadas
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Motor assíncrono
- O motor assíncrono (ASM) também é chamado de motor de indução assíncrono (IM)
- Essa tecnologia tem eficiência menor e hoje é normalmente usada como motor auxiliar no eixo dianteiro
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Motor síncrono de excitação elétrica
- O motor síncrono de excitação elétrica (EESM) é um pouco maior, mas oferece alta eficiência sem ímãs
- Esse motor elétrico não usa terras raras
- O Renault Group começou a comercializar em massa o motor elétrico EESM em 2012, e essa especialização resultou em uma linha competitiva de motores elétricos
Linha de motores totalmente elétricos do Renault Group
- O Renault Group atua como pioneiro no segmento de veículos elétricos desde 2011 e escolheu comercializar em massa a tecnologia EESM
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Motores de 1ª geração
- A primeira geração de motores foi instalada no Renault Kangoo Z.E em 2011 e no Renault Zoe em 2012
- Esse motor usava a referência de componente 5A e tinha potência na faixa de 57 a 100kW
- Em 2020, a atualização final desse powertrain foi aplicada ao Twingo Electric, com referência 5AL e potência de 60kW
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Motores EESM de 2ª geração
- A segunda geração de motores EESM do Renault Group entrou em produção em 2021 com a referência 6A
- O Renault Megane E-Tech electric foi o primeiro modelo a estrear o novo motor no início de 2022, e o motor de referência 6AM era menor, mais leve e mais potente, entregando até 160kW
- Depois vieram o Renault Scenic E-Tech Electric e o Alpine A290, o primeiro Alpine totalmente elétrico
- Lançado em outubro de 2024, o Renault 5 E-Tech electric usa o motor elétrico 6AK de 110kW
- O Renault 4 E-Tech electric, disponível para encomenda a partir de março de 2025, também usa o motor elétrico 6AK de 110kW
- O Alpine A390 recebeu um novo powertrain revelado em setembro de 2025, com o mesmo motor elétrico 6AM do Alpine A290 no eixo dianteiro e uma nova configuração de motor duplo no eixo traseiro
- Os três motores elétricos do Alpine A390 são todos fabricados em Cléon, com potência combinada estimada em cerca de 345kW, aproximadamente 470 cavalos
Próximo motor EESM totalmente elétrico de nova geração em 2027
- Os engenheiros do Renault Group começaram em 2021 o desenvolvimento de um motor elétrico EESM de 3ª geração chamado E7A
- A fase de desenvolvimento ainda está em andamento, mas as especificações já foram definidas
- O E7A mira 200kW, cerca de 270 cavalos de potência, e 400Nm de torque
- O E7A fica 30% menor que a geração anterior graças a uma arquitetura all-in-one
- O E7A busca reduzir o impacto de carbono em 30% e alcançar eficiência de cerca de 92%
- Esse motor elétrico elevará a tensão do sistema da arquitetura de 400V, hoje padrão na linha da Renault, para 800V, reduzindo o tempo de recarga
Por que motores sem terras raras se tornaram uma questão mais estratégica
- O Renault Group busca evitar dependência de terras raras e de países produtores de ímãs ao escolher um rotor bobinado em vez de ímãs permanentes
- A presença ou não de terras raras em um motor elétrico não é um detalhe, mas uma questão estratégica
- A China produz 85% das terras raras leves refinadas usadas no mundo e 100% das terras raras pesadas
- Hoje, a China oferece a venda dessas matérias-primas de forma limitada e prioriza seu mercado interno e produtos de maior valor agregado, como ímãs permanentes
- Como resultado, a China ocupa uma posição próxima de um monopólio quase total, com mais de 90% da produção mundial saindo do país
- Ao mesmo tempo, a China também é o maior produtor de veículos elétricos do mundo
Cléon, a fábrica de motores elétricos do Renault Group
- A fábrica de Cléon produz powertrains do Renault Group desde 2015
- Foi nessa fábrica que começou a produção de motores elétricos para Renault Zoe, Twingo ZE, Kangoo ZE e Master ZE
- Os motores para Megane E-Tech electric, Scenic E-Tech electric, Alpine A290, Renault 5 E-Tech electric e Renault 4 E-Tech electric também são todos produzidos ali
- A partir de 2027, a fábrica de Cléon produzirá o motor elétrico de nova geração de 200kW
1 comentários
Comentários do Hacker News
É bem engraçado, para quem conhece a história das máquinas elétricas, ver um título sugerindo que alguém foi pioneiro historicamente na tecnologia complexa de motor elétrico sem ímã
Motores sem ímã permanente foram os primeiros motores práticos, e motores com rotor bobinado já existem há mais de 100 anos
Os maiores motores muitas vezes já eram projetados assim desde antigamente, porque o tamanho dos ímãs necessários os torna caros e perigosos demais, além de oferecerem pouca potência para o volume
Bobinas de campo podem gerar campo magnético até o limite permitido pela corrente e pelo aquecimento resistivo dos enrolamentos, enquanto ímãs de terras raras têm um limite fixo para a intensidade do campo magnético
Não havia ímãs, mas ele girava bem quando conectado a uma bateria
Como bom garoto da ciência, achei que funcionaria ainda melhor em corrente alternada, então prendi um cabo de energia e liguei na tomada; começou com uma grande vibração, depois pegou fogo, e minha mãe não gostou nada disso
Grandes geradores todos têm bobinas de excitação para criar o campo magnético, com a vantagem de que é possível ajustar a excitação para regular a tensão de forma muito mais eficiente do que fazer correções depois
Tanto motores quanto geradores precisam receber energia para criar o campo magnético, então há perda de eficiência, mas conforme o sistema cresce, usar eletroímãs acaba sendo de fato mais eficiente
Isso faz ainda mais sentido quando se considera a escassez de minerais de terras raras
Também há limites impostos pela resistência mecânica dos enrolamentos e do núcleo, e até os ímãs supercondutores do CERN ou de instalações de fusão têm esse limite como teto
O verdadeiro avanço aqui claramente não é simplesmente fazer um motor que use magnetismo induzido tanto no estator quanto no rotor
Isso porque uma grande parte dos motores industriais já não usa ímãs permanentes
O avanço provavelmente seria conseguir fazê-lo pequeno e eficiente, com torque significativo, mas muitas vezes alegações de motor elétrico com 93% de eficiência vêm de operar uma máquina enorme de 2 kW a 400 W
Se alguém souber o que a Renault está fazendo aqui, eu gostaria de entender
A BMW também está fazendo motores sem terras raras para veículos elétricos, e no estado atual parece estar bem mais avançada
A potência é quase o dobro (até 300 kW contra 160 kW), e usa arquitetura de 800 V
Não sei se dá para dizer que as duas empresas estão no mesmo segmento de mercado
Esse projeto usa terras raras sem pudor e depende de ímãs permanentes de altíssimo desempenho
Dito isso, a meta de produção da Mercedes provavelmente será menor que a da BMW ou da Renault
Dizer que “substitui os ímãs por ímãs controláveis” talvez seja a frase mais automobilística possível dentro da engenharia automotiva
É interessante que isso seja do tipo com escovas
Na comunidade de carros RC, motores brushless normalmente são vistos como superiores, embora ali exista, claro, a questão dos ímãs de terras raras
Tecnicamente, as escovas podem se desgastar, mas também há quem diga que elas duram algo como 150 mil a 250 mil milhas
Esse tipo de projeto de motor é muito parecido com um alternador automotivo, só que em uma escala cerca de 100 vezes maior em potência
As escovas não servem para alimentar o rotor; no fim das contas, o rotor é apenas um ímã, e elas servem para indicar ao estator quando inverter a polaridade
Motores DC brushless invertem a polaridade do estator com circuitos eletrônicos que detectam a posição do rotor sem peças de atrito, então não há arco
Também é possível ajustar finamente os pulsos de corrente do estator para aumentar a eficiência em uma ampla faixa de velocidades, algo que motores DC com escovas não conseguem fazer
O ponto mais importante não é a ausência de contato rotativo, e sim a ausência de arco elétrico
Motores AC com escovas têm contato rotativo na forma de anéis coletores, mas idealmente não há arco, então o desgaste do contato não é tão rápido quanto em motores DC com escovas
Ainda assim, é preciso excitar o rotor, então passa uma corrente alta
Motores AC com escovas não são ideais, mas o ganho de tornar um motor AC “brushless” não é tão grande quanto no caso de motores DC
No fim, todos os motores precisam de corrente variando continuamente, e a diferença entre motores AC e DC está em se você já fornece uma senoide AC de fora ou se o próprio motor converte a corrente DC externa em alguma forma de AC
É meio interessante ver uma empresa de marca especializada usar reticências em algo como “At the same time, China is also the world's leading producer of electric cars...”
Fico curioso para saber quando um motor sem terras raras vai se combinar com a bateria de sódio da CATL
Parece que uma guerra de preços e uma guerra por autonomia vão chegar em breve
Antes disso, há uma grande chance de ainda ser difícil ver veículos com bateria de sódio
Como o peso por Wh é maior, ela teria de ser bem mais barata que LFP, e eu também achava que a vida útil seria mais curta
Mas, corrigindo isso, a CATL parece prometer 15.000 ciclos, muito mais do que os 7.000~10.000 ciclos normalmente atribuídos ao LFP
Se o preço das baterias de sódio despencar, parece muito mais provável que elas entrem primeiro na rede elétrica e em soluções de bateria residencial do que em veículos
máquinas síncronas excitadas eletricamente (EESM) são fabricadas principalmente por OEMs europeias como ZF, MAHLE, Schaffler e AEM, além de parceiras de joint venture indianas como Sona Comstar e Sterling, e também pelas filiais indianas dessas OEMs
Nos últimos anos, o acesso dessas empresas à tecnologia chinesa de baterias foi bloqueado por controles de exportação, e um dos grandes motivos para o avanço do EESM também foi criar uma cadeia de suprimentos fora da China, especialmente depois que a China começou a impor controles de exportação de terras raras para a UE [6]
Além disso, os veículos elétricos chineses e americanos, ao contrário dos europeus e mais recentemente dos indianos, em geral usam motores síncronos de ímã permanente (PMSM)
A UE está pressionando fortemente as exportações de automóveis e as OEMs de países sem acordo de livre comércio como parte do EU Industrial Accelerator Act, e por isso a China reagiu de forma intensa [2][3][4][5]
Em contrapartida, como Japão e Coreia do Sul são parceiros da UE em acordos de livre comércio, parece mais provável que usem a bateria de estado sólido que a Idemitsu Kosan está levando à produção em massa [0][1] ou a bateria de estado sólido da LG [7]
[0] - https://www.chiyodacorp.com/en/projects/solidelectrolytefaci...
[1] - https://battery-tech.net/battery-markets-news/idemitsu-kosan...
[2] - https://www.globaltimes.cn/page/202605/1361926.shtml
[3] - https://www.globaltimes.cn/page/202605/1362200.shtml
[4] - https://www.globaltimes.cn/page/202605/1362161.shtml
[5] - https://www.ft.com/content/5903318c-319b-426e-b05d-062f7620f...
[6] - https://www.reuters.com/world/china/eu-lawmakers-rebuke-chin...
[7] - https://blog.lgchem.com/en/2026/03/25_solid_state_battery/
Máquina síncrona excitada eletricamente (EESM), ou máquina síncrona de campo bobinado, tem vantagens e desvantagens em comparação com a máquina síncrona de ímã permanente interior (IPMSM), dominante nos EVs da América do Norte
As vantagens são ficar livre da volatilidade de preço e da cadeia de suprimentos dos ímãs permanentes de terras raras, e que, em ciclos de condução focados em rodovia, ela pode ter eficiência de ciclo maior que a das IPMSM mais recentes
A EESM tem excelente capacidade de enfraquecimento de campo, então tende a ter a melhor eficiência em torque intermediário e alta rotação, parecendo adequada para caminhões classe 8 ou para o motor auxiliar de carros com dois eixos de tração
O torque de saída não precisa necessariamente cair com o aumento da temperatura do rotor e, com controle adequado, em teoria ela pode operar com fator de potência 1, reduzindo a classificação em kVA do inversor do estator, além de oferecer uma vantagem de segurança ao desexcitar o rotor em caso de falha do inversor do estator
As desvantagens são que é preciso fornecer corrente contínua ao enrolamento de campo girante, o que exige escovas e anéis coletores ou um transformador de alta frequência com retificador rotativo; em qualquer um dos casos, parte da economia obtida ao remover os ímãs permanentes desaparece por causa da eletrônica de potência e dos componentes adicionais
Se escovas e anéis coletores forem usados junto com resfriamento do rotor por jato de óleo, é necessário um compartimento selado separado, e é um pouco surpreendente que a Renault tenha mantido escovas e anéis coletores em vez de um transformador indutivo de alta frequência
Essa escolha provavelmente limitou a densidade de potência
Em máquinas com densidade de torque muito alta, é difícil resfriar o enrolamento de campo do rotor, e o melhor parece ser o resfriamento por jato de óleo
Em dimensões de empacotamento automotivo, é difícil atingir velocidades máximas tão altas quanto as da IPMSM, e é importante projetar uma estrutura de retenção do enrolamento do rotor que impeça o enrolamento de campo de ser empurrado para o entreferro em alta rotação
A EESM normalmente tem um comprimento axial de área inativa maior que o da IPMSM por causa das extremidades do enrolamento de campo e do sistema de excitação, e a eficiência depende muito da taxa de preenchimento de ranhura alcançável no enrolamento de campo fabricável
O controle de corrente e torque de alto desempenho também é muito mais difícil
EESMs de alto desempenho são usadas há décadas em aplicações de geradores aeroespaciais, mas empregavam sistemas de excitação do rotor diferentes dos usados no setor automotivo
A Renault e a fornecedora Continental praticamente lideraram a comercialização em produção em massa automotiva da EESM, e agora a BMW também seguiu esse caminho, enquanto Mahle, ZF e outras fornecedoras também têm projetos de EESM
A GM também apresentou em 2014 um excelente projeto de EESM com excitação por transformador de alta frequência
Com colegas, construí várias gerações de EESM em um projeto do Departamento de Energia dos EUA (https://www.osti.gov/servlets/purl/1837809) e acho que, em certas aplicações, elas têm espaço como motor de tração para EVs
Pelo que sei, na configuração de motor duplo da Tesla o motor dianteiro é de um tipo sem ímã
O campo de excitação só é ligado quando potência extra é necessária, e em velocidade de cruzeiro ele não cria arrasto adicional
Em um desses vídeos de desmontagem, usaram até IGBTs mais baratos e menos eficientes na tração dianteira, enquanto o motor traseiro usava SiC MOSFETs mais eficientes, tudo no mesmo carro
Se isso só for necessário para acelerações curtas, a menor eficiência pode ser aceitável
Quando as pessoas se preocupam com a autonomia de EV, em geral estão preocupadas com a autonomia em viagens longas em alta velocidade, então isso parece ser uma vantagem central da EESM
Tenho um EV da Renault e ele é muito bom
Além da tecnologia do motor, ele também é relativamente leve, vem com bomba de calor de série e tem um tamanho de bateria adequado
É por isso que dirijo um Zoe
A unidade de tração Tesla ACIM anterior ao Model 3 também não era sem ímã?
Eu achava que ela usava feixes de fio de cobre isolado e sua relutância como se fossem ímãs