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A ascensão dos motores CC sem escovas (BLDC) se deve essencialmente à sua superação abrangente dos motores com escovas tradicionais em termos de projeto estrutural, desempenho e custos operacionais. Os motores com escovas tradicionais realizam a comutação da corrente por meio do contato mecânico entre escovas e comutadores. Essa deficiência estrutural dificulta o alcance de avanços significativos em indicadores-chave como eficiência, vida útil e confiabilidade. Em contrapartida, os motores CC sem escovas adotam a tecnologia de comutação eletrônica, abandonando completamente as escovas e os comutadores, o que resolve fundamentalmente os problemas inerentes aos motores tradicionais e atende perfeitamente às principais demandas das indústrias modernas por motores, ou seja, “alta eficiência, longa vida útil e baixo consumo de energia”.
Em primeiro lugar, a vida útil extremamente longa e o baixo custo de manutenção são os principais trunfos dos motores CC sem escovas. As escovas e os comutadores dos motores com escovas tradicionais sofrem desgaste contínuo devido ao atrito em alta velocidade, com uma vida útil geral de apenas 1.000 a 3.000 horas. Em cenários industriais com operação contínua, pode ser necessário parar a máquina mensalmente para substituir as escovas, o que não só aumenta os custos de manutenção, como também afeta seriamente a eficiência da produção. Os motores CC sem escovas, por outro lado, realizam a comutação eletrônica por meio de sensores Hall e controladores, sem qualquer contato mecânico ou peças de desgaste. Sua vida útil pode chegar a 10.000 a 30.000 horas, o que representa de 5 a 10 vezes mais do que a dos motores com escovas tradicionais. Tomando como exemplo os aspiradores de pó domésticos, os produtos que utilizam motores com escovas geralmente apresentam perda de potência após 1 a 2 anos de uso, enquanto aqueles equipados com motores sem escovas podem ter uma vida útil estendida para 5 a 8 anos, praticamente sem necessidade de manutenção durante esse período, reduzindo consideravelmente os custos operacionais para o usuário.
Em segundo lugar, as características de alta eficiência e economia de energia tornam esses motores mais competitivos em um contexto de escassez energética. O atrito das escovas dos motores tradicionais causa uma perda de energia de 10% a 20%, e as faíscas de comutação também causam interferência eletromagnética, reduzindo ainda mais a eficiência de utilização da energia. Sua eficiência geral geralmente fica entre 60% e 75%. Devido à eliminação da perda por atrito mecânico, a eficiência de conversão de energia dos motores CC sem escovas pode ser aumentada para 85% a 95%. Com a mesma potência de saída, seu consumo de energia é mais de 30% menor do que o dos motores tradicionais com escovas. Tomando como exemplo o motor da esteira transportadora de uma linha de montagem industrial, um motor CC sem escovas de 5 quilowatts opera por 8.000 horas por ano. Calculando com um preço de eletricidade industrial de 0,6 yuan por kWh, ele pode economizar 7.200 yuans em custos de eletricidade por ano em comparação com um motor com escovas da mesma potência. No sistema de motor auxiliar de veículos de novas energias, a alta eficiência dos motores sem escova melhora diretamente a autonomia dos veículos, tornando-os a principal escolha dos fabricantes de automóveis.
O excelente desempenho de controle e a estabilidade operacional permitem que esses motores se adaptem a cenários mais complexos. A regulação de velocidade dos motores com escovas tradicionais depende da alteração da tensão da armadura, o que resulta em baixa precisão de regulação e resposta lenta, dificultando o atendimento às necessidades de controle preciso. Os motores CC sem escovas, por sua vez, permitem o controle preciso de velocidade e torque por meio da tecnologia de controle vetorial, com uma ampla faixa de regulação de velocidade de até 1:1000, e o tempo de resposta, da operação estável em baixa velocidade à partida instantânea em alta velocidade, é de apenas alguns milissegundos. No campo dos drones, a capacidade de controle preciso dos motores sem escovas garante a estabilidade de voo estacionário e a direção precisa dos drones; em equipamentos médicos, suas características de baixa vibração e baixo ruído atendem aos rigorosos requisitos de estabilidade operacional dos instrumentos cirúrgicos. Além disso, as faíscas de comutação geradas pelos motores com escovas tradicionais podem interferir nos equipamentos eletrônicos ao redor, enquanto os motores sem escovas apresentam melhor compatibilidade eletromagnética durante a operação e podem ser aplicados em áreas como comunicações e aeroespacial, que possuem requisitos extremamente elevados para o ambiente eletromagnético.
A eliminação gradual das desvantagens de custo acelerou a popularização dos motores brushless. Inicialmente, devido ao alto custo dos controladores e sensores Hall, o preço dos motores CC brushless era de duas a três vezes maior que o dos motores com escovas tradicionais, o que restringia sua aplicação ao mercado de gama média e baixa. Com o desenvolvimento da tecnologia de semicondutores, o custo dos chips controladores de motores caiu significativamente. Ao mesmo tempo, a produção em larga escala reduziu o preço total dos motores brushless em mais de 50% em comparação com dez anos atrás. Em muitos cenários de aplicação, embora o custo inicial de aquisição dos motores brushless seja ligeiramente maior, combinado com sua vida útil extremamente longa e vantagens de economia de energia, o custo total do ciclo de vida já é menor do que o dos motores com escovas tradicionais. Por exemplo, após a utilização de motores brushless em exaustores de cozinhas comerciais, a economia anual em eletricidade e custos de manutenção pode cobrir a diferença de custo inicial, demonstrando benefícios econômicos significativos a longo prazo.
É claro que, em alguns cenários simples, extremamente sensíveis a custos e com baixos requisitos de controle (como brinquedos e pequenos ventiladores), os motores com escovas tradicionais ainda têm seu lugar. No entanto, do ponto de vista das tendências de desenvolvimento tecnológico, com a constante evolução da tecnologia de controle de motores, o leque de aplicações dos motores CC sem escovas está em constante expansão. De ferramentas elétricas de uso diário a grandes equipamentos industriais, de eletrônicos de consumo à indústria de novas energias, os motores CC sem escovas estão impulsionando a inovação tecnológica de toda a indústria de motores com suas vantagens insubstituíveis, tornando-se um componente essencial e indispensável na produção industrial moderna e no cotidiano.
