A função de um motor elétrico é transformar energia elétrica em energia mecânica.
A energia elétrica entra no motor como corrente alternada ou contínua e o produto de energia mecânica cria uma força rotacional, também chamada de torque.
Todos os motores elétricos usados em aeronaves operam com base no princípio de atração e repulsão magnética.
O estudo do magnetismo nos ensina que polos magnéticos iguais se repelem e que polos magnéticos diferentes se atraem.
A Figura seguinte mostra os princípios operacionais básicos de todos os motores elétricos.
Nesse exemplo, uma bobina de fio é montada próxima a um disco que pode girar com facilidade; no disco, monta-se um ímã permanente.
A bobina é colocada próxima ao polo norte de um ímã permanente (Figura (a)).
Se a chave é fechada, a corrente flui através da bobina, criando um eletroímã.
A bobina é projetada para que a força do eletroímã se oponha à força do ímã permanente; os dois polos norte se repelem.
Logo, quando a chave é fechada e o motor é ligado, produz-se torque e o disco gira.
Obviamente, a rotação desse motor simples para quando o polo sul do ímã permanente se alinha com o polo norte do eletroímã estacionário.
Apesar de não ser prático, esse exemplo representa os princípios operacionais básicos de todos os motores elétricos.
Outro princípio que define a operação de um motor típico é o fato de qualquer condutor que transporta corrente produzir um campo magnético.
Se esse condutor é colocado dentro de outro campo magnético, como mostrado na Figura abaixo, o condutor se moverá devido à interação dos campos eletromagnético e magnético.
Ao projetar um motor, passa a ser muito importante conhecer as relações entre a direção do fluxo de corrente e a polaridade de um campo magnético.
A direção que um condutor transmissor de corrente em um campo magnético tende a se mover pode ser determinada pelo uso da regra da mão direita para motores.
Essa regra é aplicada da seguinte maneira:
Estenda o polegar,o indicador e o dedo médio da mão direita de modo que todos fiquem em ângulos retos em relação uns aos outros, como mostrado na Figura seguinte.
Vire a mão para que o indicador aponte na direção do fluxo magnético e o dedo médio na direção da corrente que flui no condutor.
Com isso, o polegar apontará na direção do movimento do condutor.
Qualquer bobina de fio tem polaridade magnética quando uma corrente o atravessa.
Se um núcleo de ferro doce é colocado na bobina, o resultado é um eletroímã.
Nesse exemplo, o campo, ou ímã de campo, é um ímã permanente estacionários e a armadura é o ímã permanente giratório.
Se esse eletroímã é colocado entre os polos de um ímã de campo e pode girar, o fluxo do eletroímã reage com o fluxo do ímã de campo e produz torque, fazendo com que o eletroímã gire (ver Figura abaixo (a)).
O polo norte do eletroímã é atraído pelo polo sul do ímã de campo e repelido pelo polo norte.
O eletroímã continua a girar até que se alinhe com o campo.
Nesse ponto, ele pararia naturalmente, pois as condições de repulsão e atração seriam satisfeitas.
Em um motor elétrico, no entanto, a polaridade da armadura é revertida pela ação do comutador.
O computador é um dispositivo de chave que reverte as conexões com a bobina da armadura (ver Figura (b) acima).
Observe que a inversão do fluxo ocorre logo antes da armadura se alinhar com o campo, fazendo com que a armadura continue a girar à medida que se alinha com as novas condições (Figura (c) acima).
A inversão do fluxo na armadura ocorre todas as vezes que a armadura fica quase alinhada; logo, ela continua a girar enquanto a energia elétrica for aplicada.
Um motor simples, do tipo descrito acima, não produz um fluxo estável de potência, pois o torque é alto quando a armadura está em ângulos retos com os polos do campo, mas quase não há torque no momento em que a armadura está alinhada com os polos do campo.
Para que o motor produza uma potência estável, a armadura recebe bobinas adicionais para que sempre haja um alto torque.
A Figura abaixo mostra um motor com quatro polos de armadura.
Com esse sistema, o torque em um conjunto de polos aumenta à medida que o torque em outro conjunto diminui e o motor produz uma potência razoavelmente estável.
A adição de mais bobinas estabiliza ainda mais a potência.
Se o motor tem quatro polos de campo, os lados das bobinas da armadura teriam uma distância de espaçamento igual a um quarto da circunferência da armadura.
A maioria dos motores modernos contém quatro ou mais polos.
A ação de uma armadura de tambor em um campo magnético está ilustrada na Figura seguinte.
Esse diagrama representa uma seção transversal de uma armadura com os condutores nos entalhes da armadura mostrados como pequenos círculos.
A cruz em um círculo pequeno indica a corrente fluindo para longe do observador e o ponto indica a corrente que flui em direção ao observador.
Aplicando a regra da mão direita para motores, podemos determinar a direção do torque na armadura.
Por exemplo, a corrente na esquerda da armadura flui para dentro da página e o campo de fluxo vai da esquerda para a direita.
A regra da mão direita indica que o condutor subiria através do campo.
No lado oposto da armadura, o condutor desceria através do campo e a armadura giraria em sentido horário.
A ação do comutador muda continuamente a corrente de entrada para novas seções do enrolamento da armadura para que o topo da armadura seja sempre um polo norte; assim, a armadura continua a girar na tentativa de se alinhar com os polos do campo.