Desenvolvimento de um motor wankel elétrico: inovação, eficiência energética e sustentabilidade na indústria

Abstract

O cenário global, marcado pela transição energética e pela urgência em adotar soluções de propulsão mais eficientes e limpas, impulsionou a busca por inovações em arquiteturas de motores. Neste contexto, o presente projeto de graduação teve como objetivo central desenvolver um protótipo de motor elétrico de Corrente Contínua (CC) com uma arquitetura rotativa inédita, inspirada no princípio de funcionamento do motor Wankel, visando superar as limitações de desempenho dos motores elétricos convencionais e aliar eficiência, densidade de potência e sustentabilidade na indústria. O estudo utilizou uma metodologia sistematizada e controlada, organizada em quatro grandes etapas: planejamento do projeto, aquisição de matéria-prima, montagem do modelo e busca por financiamento, o que assegurou a integridade técnica e a otimização dos recursos ao longo do desenvolvimento. O projeto culminou na prototipagem de um motor que incorpora dois rotores interligados, equipados com um total de 120 ímãs permanentes de neodímio-ferro-boro (NdFeB), e um estator com 14 bobinas de cobre de alta pureza, resultando em um design compacto, leve e com avançado sistema de refrigeração passiva/ativa. Os resultados obtidos com as especificações técnicas demonstram um motor com desempenho estimado até três vezes superior ao de motores CC tradicionais em condições operacionais equivalentes, apresentando alta densidade de torque e curva de saída estável. A principal discussão reside na elevada versatilidade desta solução, tornando-a particularmente promissora para a propulsão de veículos elétricos, robôs industriais e aeronaves não tripuladas (VANTs), onde o baixo peso específico e a alta relação potência-peso são diferenciais competitivos. Em suma, a bem-sucedida adaptação do conceito Wankel ao contexto eletromagnético representa um avanço significativo na engenharia de motores elétricos, fornecendo uma alternativa inovadora e viável que está alinhada às demandas de tecnologias de propulsão mais sustentáveis e eficientes para o futuro da indústria.

The global scenario, marked by the energy transition and the urgency to adopt more efficient and cleaner propulsion solutions, has driven the search for innovations in motor architecture. In this context, this undergraduate project's central objective was to develop a prototype Direct Current (DC) electric motor with a novel rotary architecture, inspired by the operating principle of the Wankel engine, aiming to overcome the performance limitations of conventional electric motors and combine efficiency, power density, and sustainability in the industry. The study used a systematic and controlled methodology, organized into four major stages: project planning, raw material acquisition, model assembly, and funding acquisition, which ensured technical integrity and resource optimization throughout the development process. The project culminated in the prototyping of a motor incorporating two interconnected rotors equipped with a total of 120 neodymium-iron-boron (NdFeB) permanent magnets and a stator with 14 high-purity copper coils, resulting in a compact, lightweight design with an advanced passive/active cooling system. The results obtained with the technical specifications demonstrate a motor with estimated performance up to three times higher than that of traditional DC motors under equivalent operating conditions, featuring high torque density and a stable output curve. The main discussion lies in the high versatility of this solution, making it particularly promising for the propulsion of electric vehicles, industrial robots, and unmanned aircraft (UAVs), where low specific weight and a high power-to-weight ratio are competitive advantages. In short, the successful adaptation of the Wankel concept to the electromagnetic context represents a significant advance in electric motor engineering, providing an innovative and viable alternative that aligns with the demands for more sustainable and efficient propulsion technologies for the future of industry