Este documento descreve o processo de montagem de um motor DC de excitação independente com dois pólos. O trabalho apresenta detalhadamente cada etapa da montagem, incluindo a confecção do estator, das bobinas de campo, do enrolamento da armadura e da base do motor. Testes realizados no protótipo mostraram que o motor gira na direção esperada e que o torque desenvolvido é suficiente para frear sua rotação com uma força pequena, embora a velocidade atingida seja expressiva.

1. Universidade Federal de Ouro Preto
Instituto de Ciências Exatas e Aplicadas
Curso de Engenharia Elétrica - Campus João Monlevade
Processo de montagem de um motor DC
com excitação independente
Luiz Antônio Corrêa Júnior
Marcus Vinicius de Paula
Romeu Yukio Takeda
Thiago Lobo Diana
João Monlevade
11/04/2013
Trabalho apresentado ao Prof. Dr.
Juan Carlos Galvis Manso, na disciplina
de Máquinas Elétricas I, do curso de
Engenharia Elétrica da UFOP, como
requisito para conclusão da referida
disciplina.

2. SUMÁRIO
1. Introdução ............................................................................................................................. 3
2. Objetivos ................................................................................................................................ 3
3. Materiais utilizados e orçamento ........................................................................................ 3
4. Montagem do estator ............................................................................................................ 4
5. Montagem das bobinas de campo ....................................................................................... 4
6. Enrolamento da armadura .................................................................................................. 5
7. Montagem da base do motor ............................................................................................... 5
8. Posicionamento do conjunto porta-escovas ........................................................................ 6
9. Conclusões e ensaios realizados no protótipo..................................................................... 7
10. Referências .......................................................................................................................... 8
11. Anexos .................................................................................................................................. 8
2

3. 3
1. Introdução
Neste trabalho de montagem de um motor, optou-se por confeccionar uma
máquina DC de excitação independente com dois pólos. Nesta configuração, as bobinas
de campo são excitadas de forma separada da armadura, necessitando, deste modo, de
duas fontes autônomas. Um motor DC é denominado de excitação independente quando
o circuito de campo é eletricamente independente do circuito da armadura, ou seja, tem-se
dois circuitos elétricos independentes, que podem ser analisados isoladamente. O
primeiro circuito, circuito de campo, recebe energia elétrica de uma fonte independente
para a excitação da máquina, a qual é armazenada na forma de um campo magnético. O
segundo circuito é formado pelo circuito da armadura ligado a uma segunda fonte de
energia, em corrente contínua, que alimenta o motor em nível de força [3].
Outro aspecto importante é o tipo de enrolamento utilizado na armadura. Neste
projeto, optou-se pelo enrolamento imbricado. Segundo [1], no enrolamento imbricado
cada ranhura é ocupada por dois lados de bobina e existem tantas bobinas quantas são as
ranhuras do estator. Todas as bobinas têm o mesmo formato e tamanho como também o
mesmo número de espiras (pré-moldadas), resultando num enrolamento perfeitamente
simétrico. Os dois lados de bobinas são colocados em camadas sobrepostas e separadas
por um isolante, pois cada lado de bobina pertence a grupos de fases distintos e como
há uma diferença de potencial relativamente elevada, é necessário uma isolação
eficiente para diminuir os riscos de curto circuito entre bobinas.
2. Objetivos
Este trabalho tem como objetivo apresentar os passos de montagem de um motor
DC de excitação independente com enrolamento de armadura imbricado. Optou-se pela
confecção de um motor de corrente-contínua devido à sua simplicidade estrutural e pelo
fato da disciplina de Máquinas Elétricas I contemplar, em grande parte, a abordagem de
máquinas DC.
3. Materiais utilizados e orçamento
A seguir, serão listados os materiais que foram utilizados na montagem do
motor, bem como a procedência de todos eles.
Material Procedência Custo (R$)
Núcleo de um transformador
Removido de um aparelho de
microondas e adquirido em uma
eletrônica
5,00
Fio esmaltado AWG 24 (0,5
mm2)
Removido das bobinas do mesmo
transformador de microondas e
adquirido em uma eletrônica
0,00
Conjunto porta escovas +
escovas
Removido de um motor de
liquidificador
0,00
Armadura de um motor Adquirido numa casa de sucatas 0,00
Dois rolamentos pequenos Adquirido em loja especializada 23,00
Fita isolante Adquirido em loja especializada 1,20

4. 4
Bastão de cola quente Adquirido em loja especializada 1,00
Madeira tipo MDF Resíduo de obras da UFOP 0,00
Pregos Adquirido em loja especializada 1,50
Isopor Resíduo de obras da UFOP 0,00
Duas fontes CC
Propriedade do Laboratório de
Eletrônica da UFOP
0,00
Junção e desbaste das placas
do núcleo do transformador
Realizada em uma empresa de
soldagem e usinagem
50,00
Preço total do projeto 81,70
Tabela 1: Orçamento dos materiais e serviços prestados para a montagem do projeto.
4. Montagem do estator
Primeiramente, foram soldadas as placas do núcleo do transformador, como
forma de adaptar a estrutura do estator do motor. Este tipo de núcleo é composto por
chapas laminadas de material ferromagnético em formato de “E”. Após a junção das
lâminas (como mostra a figura 2), desbastou-se a parte central da estrutura resultante
para a criação do entreferro, onde será encaixada a armadura.
Figura 1: Placas laminadas. Figura 2: Estator com o entreferro ao
5. Montagem das bobinas de campo
centro.
O próximo passo, após a montagem do estator, foi a confecção das bobinas de
campo. Utilizou-se nos enrolamentos, fio de cobre esmaltado retirado do transformador
de um microondas, conforme mostra a figura 3. Pela geometria do estator, optou-se por
criar o máximo de bobinas de campo possíveis – neste caso, duas. As bobinas foram
enroladas num molde de isopor semelhante à sapata polar, devido às dificuldades de se
fazer o enrolamento na própria estrutura. O número total de espiras dos enrolamentos
não foi quantificado. A cada camada enrolada, fixavam-se os condutores com fita
isolante, como mostra a figura 4. Quando adquiriram um volume significativo, os
enrolamentos foram removidos dos moldes e encaixados nas sapatas polares do estator
(figura 5). Como se tratam de duas bobinas ligadas em série, teve-se o cuidado de
enrolá-las no mesmo sentido. Caso este critério não fosse obedecido e o número de
espiras nas duas bobinas fossem exatamente iguais, o fluxo magnético resultante no
entreferro seria nulo. A resistência total medida nas bobinas de campo foi de 38,1Ω.

5. 5
Figura 3: Cobre esmaltado
para enrolamentos.
Figura 4: Confecção dos
enrolamentos de campo.
6. Enrolamento da armadura
Figura 5: Circuito magnético
do estator.
Para montagem da armadura, utilizou-se o rotor de um motor antigo de pequeno
porte. Esta estrutura já possuía o anel coletor. Removeu-se o enrolamento que já
existiam e em seguida foi criado um novo enrolamento do tipo imbricado. O
enrolamento imbricado consiste em bobinas seqüenciais, conectados em palhetas do
anel coletor, também em seqüência. Desta maneira, as bobinas estão ligadas em série.
Como se tem somente 2 pólos extremos, dividiu-se as bobinas em 2 grupos que estão
ligados em paralelo. No total, foi construído um grupo de 12 bobinas, cada uma com 35
espiras medindo aproximadamente 2 ohms de resistência. Baseando-se no enrolamento
imbricado, pode se estimar uma resistência resultante de um pólo a outro (nas escovas)
em torno de 6 ohms. A figura 6 mostra o início do processo de confecção do
enrolamento da armadura.
7. Montagem da base do motor
Figura 6: Confecção do
enrolamento da armadura.
Como forma de facilitar os trabalhos de montagem, optou-se por utilizar madeira
para confeccionar a base do motor. Primeiramente, fixou-se o estator numa prancha de
MDF com o auxílio de dois calços de madeira (figura 7). Ambos os calços foram presos

6. à prancha de MDF com pregos. Para finalizar a fixação, aplicou-se cola quente em todos
os pontos de junção do metal com a madeira.
Em seguida, foram prendidas – com auxílio de cola quente – duas pranchas de
madeira paralelas ao estator e perpendiculares à base. Uma destas pranchas pode ser
visualizada também na figura 7. A função delas é receber os rolamentos e servir de
suporte para a armadura. O posicionamento destas “paredes” deve ser feito de tal modo
que a armadura se alinhe da melhor maneira possível com o entreferro do estator. As
figuras 8 e 9 mostram, respectivamente, os rolamentos utilizados e a fixação de um
deles na “parede” confeccionada. A função dos rolamentos é de suavizar a dinâmica do
motor, facilitando o movimento de rotação e reduzindo as possíveis trepidações. O eixo
do motor foi inserido sob pressão na cavidade do rolamento e este, por sua vez, fixado
na madeira com auxílio de cola quente.
6
Figura 7: Fixação de um
dos suportes da armadura.
Figura 8: Rolamentos.
8. Posicionamento do conjunto porta-escovas
Figura 9: Detalhe do
rolamento fixado no suporte.
Devido às dificuldades técnicas de se fabricar um conjunto porta-escovas, optou-se
por adaptar a este motor um conjunto removido de outra máquina. A maior
dificuldade em construir este conjunto se dá em obter um contato perfeito entre as
escovas e as palhetas do anel coletor da armadura. Um contato ruim ou mal projetado
pode resultar em diversos problemas, como centelhamento excessivo, curtos-circuitos
ou até mesmo impossibilitar que a armadura gire. Devido à reação de armadura,
diferentes posicionamentos do conjunto porta escovas podem resultar em diferentes
desempenhos da máquina. Começando os testes de posicionamento de forma que as
escovas ficassem perpendiculares à base do motor, o conjunto foi rotacionado até que a
velocidade do rotor atingisse o maior valor possível. Deste modo, o conjunto foi fixado
de forma inclinada. A figura 10 mostra o posicionamento do conjunto porta-escovas –
após algumas alterações físicas, onde foram eliminadas algumas partes de plástico – no
protótipo do motor. A fixação ocorreu também com cola quente.

7. 7
Figura 10: Posicionamento do
conjunto porta-escovas.
9. Conclusões e ensaios realizados no protótipo
Após efetivada toda a montagem, a próxima etapa consistiu na realização de
ensaios no protótipo.
Para dar partida no motor, elevou-se primeiramente a corrente de campo do
motor e depois a corrente de armadura.
No momento em que o rotor começa a girar, mede-se uma corrente de 0.45 A no
circuito de campo e 1.95 A no circuito da armadura.
A tensão, neste mesmo instante, é de 12 V no circuito de campo e 12 V no
circuito da armadura.
Pelas características construtivas da máquina, aconselha-se utilizar como valores
nominais aqueles listados na tabela a seguir.
Tensão nominal no estator 14.5 V
Corrente nominal no estator 0.8 A
Tensão nominal na armadura 14 V
Corrente nominal na armadura 2.15 A
Tabela 2: Valores nominais de placa para o motor
(ligação com excitação independente).
Assim como todo motor de corrente contínua, percebeu-se que ao inverter a
polaridade da tensão aplicada ou na armadura ou no estator, que o sentido de rotação da
máquina era invertido.
Percebeu-se também que uma das bobinas de campo aqueceu mais do que a
outra. Isto pode ser explicado pelo fato do número de espiras dos enrolamentos não
terem sido quantificadas. Deste modo, o número de espiras nas duas bobinas com
certeza ficou diferente, o que faz com que as potências dissipadas sejam diferentes nos
dois enrolamentos.
A armadura também aqueceu, mais não tanto quanto os enrolamentos de campo.
Pelo fato do motor ser de pequeno porte, o torque desenvolvido pela máquina
foi verificado de forma qualitativa tentando frear o seu eixo com as mãos. Percebeu-se

8. que sua velocidade diminuía após a aplicação de uma força razoavelmente pequena, o
que nos leva a concluir que o torque desenvolvido pelo motor não é muito significativo.
Em contrapartida, a velocidade de rotação atingida foi bastante expressiva. A
8
figura 11 mostra a versão final do projeto do motor CC.
10. Referências
Figura 11: Projeto final do
motor CC
[1] CASSOLI. Manutenção Elétrica Industrial - Enrolamentos para motores CA.
CEFET - Vitória. 2006.
[2] FITZGERALD, A. E.; UMANS, S. D.; KINGSLEY JR., C. “Máquinas Elétricas”.
Editora Bookman Companhia, 6ª edição, 2006.
[3] PAZZINI, L. H. A. Motores Elétricos - Princípios de Funcionamento. Faculdades
Integradas de São Paulo. 2002.
[4] SEN, P.C. Principles of Electric Machines and Power Electronics. Second Edition,
John Wiley.
11. Anexos
O funcionamento do projeto do motor pode ser conferido através de um vídeo
no portal YOUTUBE, no link: http://www.youtube.com/watch?v=yJ8xUQdlFzE