Aos 17 anos, estudante cria motor elétrico sem ímãs de terras raras, melhora torque e eficiência em protótipo experimental e vence prêmio de US$ 75 mil em uma das maiores feiras científicas do mundo

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Aos 17 anos, estudante cria motor elétrico sem ímãs de terras raras, melhora torque e eficiência em protótipo experimental e vence prêmio de US$ 75 mil em uma das maiores feiras científicas do mundo

Escrito por Valdemar Medeiros

Publicado em 27/07/2026 às 14:43

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Estudante de 17 anos criou protótipo de motor elétrico sem ímãs de terras raras, melhorou torque e eficiência e venceu prêmio de US$ 75 mil na ISEF.

Em 2022, o estudante Robert Sansone, então com 17 anos, venceu o principal prêmio da Regeneron International Science and Engineering Fair, uma das maiores competições científicas pré-universitárias do mundo, com um projeto voltado ao futuro dos motores elétricos.

O jovem, de Fort Pierce, na Flórida, recebeu o George D. Yancopoulos Innovator Award, no valor de US$ 75 mil, por uma pesquisa que explorou alternativas de alta eficiência para motores usados em veículos elétricos. A própria Society for Science informou que a edição de 2022 reuniu 1.750 jovens cientistas de 49 estados norte-americanos e 63 países, regiões e territórios.

O ponto mais chamativo do projeto estava em uma pergunta técnica com enorme impacto econômico e ambiental: seria possível melhorar o desempenho de motores elétricos sem depender dos ímãs permanentes feitos com elementos de terras raras?

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O problema escondido dentro dos motores elétricos

Carros elétricos são frequentemente apresentados como alternativa de menor emissão direta em comparação com veículos a combustão. Mas a cadeia de fabricação ainda enfrenta gargalos importantes, e um deles está nos materiais usados nos motores.

Muitos motores de alto desempenho utilizam ímãs permanentes feitos com elementos de terras raras, como neodímio, samário e disprósio. Esses materiais são valorizados porque ajudam a produzir campos magnéticos intensos em equipamentos compactos e eficientes.

O problema é que a extração e o processamento desses elementos podem envolver alto custo ambiental, concentração geopolítica da oferta e dificuldades de abastecimento. A Society for Science afirma que a pesquisa de Sansone buscava contribuir para veículos elétricos que não dependessem de ímãs feitos com elementos de terras raras estrategicamente importantes.

Esse foi o eixo ambiental do projeto. Não se tratava apenas de criar um motor diferente, mas de investigar uma rota capaz de reduzir a dependência de uma cadeia mineral sensível para a expansão dos veículos elétricos.

A aposta em um motor de relutância síncrona

O caminho escolhido por Robert Sansone foi estudar o motor de relutância síncrona, conhecido pela sigla SynRM.

Esse tipo de motor não usa ímãs permanentes no rotor. Em vez disso, depende da tendência do rotor de se alinhar ao campo magnético girante criado pelo estator. A Smithsonian Magazine explica que, nos motores de relutância síncrona, um rotor de aço com lacunas de ar se alinha ao campo magnético rotativo, produzindo torque.

A vantagem é clara: o motor pode funcionar sem ímãs de terras raras. A dificuldade está no desempenho.

Segundo o resumo técnico do projeto publicado na base da Society for Science, os motores SynRM têm aplicações limitadas em veículos elétricos porque não apresentam, em geral, a alta saliência magnética necessária para igualar o desempenho dos motores com ímãs permanentes.

Em termos simples, a saliência magnética está ligada à diferença de comportamento magnético dentro do rotor. Quanto maior essa diferença útil para o funcionamento do motor, maior pode ser o torque produzido em determinadas condições.

O que o estudante tentou mudar no projeto

Sansone não criou a categoria de motor de relutância síncrona. O diferencial do trabalho foi propor uma nova abordagem para aumentar a saliência magnética e, com isso, melhorar características de torque e eficiência.

O resumo técnico da ISEF informa que o objetivo da investigação era avaliar como torque e eficiência dos SynRMs seriam afetados por uma nova forma de criar saliência magnética. O motor experimental foi testado com diferentes geometrias de rotor e em várias velocidades de rotação. Depois, foi reconfigurado como um SynRM tradicional para comparação.

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O projeto não foi apresentado como um motor comercial pronto para equipar carros. Foi uma investigação experimental comparando uma configuração nova com uma configuração tradicional, dentro dos limites de um protótipo de estudante.

Ainda assim, os resultados chamaram atenção porque apontaram ganhos em torque e eficiência no intervalo testado.

Protótipo impresso em 3D, fios de cobre e rotor de aço

A Smithsonian Magazine relatou que Sansone construiu um protótipo usando plástico impresso em 3D, fios de cobre e rotor de aço. O conjunto foi testado com medidores para avaliar potência e um tacômetro a laser para determinar a velocidade de rotação do motor.

Essa combinação mostra a escala real do projeto: era um protótipo de bancada, não uma peça automotiva finalizada. O próprio estudante afirmou que precisou fazer uma versão menor em escala porque não tinha recursos para fabricar motores avançados em tamanho e materiais industriais.

O processo também foi marcado por tentativa e erro. Segundo a reportagem da Smithsonian, foram necessários vários protótipos até chegar a uma versão funcional. Sansone afirmou que apenas no 15º motor conseguiu um protótipo que funcionava.

Esse dado reforça a natureza experimental da pesquisa. O avanço veio menos de uma descoberta instantânea e mais de um ciclo persistente de construção, falha, ajuste e novo teste.

Os resultados que levaram o projeto ao prêmio de US$ 75 mil

Nos testes descritos pela Smithsonian Magazine, o motor experimental superou uma configuração tradicional de relutância síncrona em torque e eficiência.

A reportagem informa que, a 300 rotações por minuto, o desenho de Sansone apresentou 39% mais torque e 31% mais eficiência. A 750 rotações por minuto, o ganho de eficiência foi de 37%.

A própria Smithsonian observa que Sansone não conseguiu testar o protótipo em rotações mais altas porque peças plásticas poderiam superaquecer. A reportagem também cita que motores automotivos comerciais podem operar em rotações muito superiores, como no caso de motores usados pela Tesla.

Por que eliminar ímãs de terras raras pode importar tanto

A dependência de terras raras é um dos pontos sensíveis da eletrificação. Embora esses elementos não sejam necessariamente raros em abundância geológica, sua extração, separação e refino são complexos, caros e concentrados em cadeias industriais específicas.

Motores sem ímãs permanentes podem reduzir a pressão sobre essa cadeia. Eles também podem diminuir exposição a oscilações de preço e limitações de abastecimento.

A Society for Science descreveu os motores de relutância síncrona como alternativas robustas, eficientes e sem ímãs em relação a motores tradicionais com ímãs permanentes. A entidade também destacou que a pesquisa de Sansone melhorou torque e eficiência nesse tipo de motor.

Se tecnologias desse tipo avançarem, poderão contribuir para veículos elétricos menos dependentes de materiais críticos. Mas isso ainda exige testes adicionais, melhorias de fabricação, análise de custo, durabilidade, controle eletrônico e validação em escala.

O gargalo ainda está na fabricação

A Smithsonian ouviu Heath Hofmann, professor de engenharia elétrica e computação da Universidade de Michigan, que afirmou que Sansone estava olhando para o problema da maneira certa.

Ao mesmo tempo, ele destacou que motores de relutância síncrona podem ser complexos e difíceis de fabricar, o que torna o custo de produção uma barreira para uso amplo.

Sansone também reconheceu essa limitação. Segundo a Smithsonian, ele afirmou que tecnologias como manufatura aditiva, incluindo impressão 3D, poderiam facilitar a construção de geometrias mais complexas no futuro.

Ou seja, o projeto conversa diretamente com duas frentes tecnológicas: motores sem terras raras e fabricação avançada.

Mais de 1.000 horas dedicadas ao projeto

Depois da vitória na ISEF, Sansone afirmou em entrevista à Society for Science que dedicou mais de 1.000 horas ao projeto apresentado na competição, desde o conceito inicial até o estudo finalizado.

Esse dado ajuda a explicar por que a pesquisa se destacou. Apesar de ter sido conduzida por um estudante do ensino médio, o trabalho teve método, comparação experimental, repetição de testes e apresentação técnica em uma feira internacional.

A ISEF não premia apenas ideias chamativas. Os finalistas são avaliados por criatividade, inovação e nível de investigação científica. Na edição de 2022, os prêmios somaram quase US$ 8 milhões, segundo a Society for Science.

Nesse contexto, o projeto de Sansone se destacou por atacar um problema real da transição energética com uma solução tecnicamente específica.

O próximo passo era testar versões mais robustas

Após a premiação, Sansone continuou trabalhando no tema. Em entrevista publicada pela Society for Science em 2023, ele afirmou que havia obtido acesso a software de simulação eletromagnética e estava aprendendo a utilizá-lo para conduzir experimentos simulados sobre o desenho do motor.

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Essa etapa é essencial para qualquer projeto de motor. Simulações permitem estudar campos magnéticos, perdas, torque, aquecimento, geometria do rotor e desempenho antes da fabricação física de novas versões.

A Smithsonian também relatou que Sansone trabalhava em cálculos e modelagem 3D para a versão 16 do motor, com planos de construí-la em materiais mais resistentes para testar velocidades maiores.

Uma invenção pequena diante de uma indústria gigantesca

A indústria automotiva trabalha com escalas enormes. Um motor usado em veículos elétricos precisa resistir a vibração, calor, variações de carga, ciclos de uso intensivo e normas rigorosas de segurança.

Por isso, um protótipo estudantil não substitui automaticamente décadas de engenharia automotiva. Mas ele pode abrir uma linha de investigação, propor uma geometria alternativa e chamar atenção para uma fragilidade da cadeia atual.

Foi exatamente esse o valor reconhecido pela ISEF. Sansone apresentou uma abordagem experimental para melhorar motores de relutância síncrona, comparou o desempenho com uma configuração tradicional e mostrou ganhos mensuráveis no protótipo.

A pesquisa não encerra o debate, mas coloca uma pergunta relevante diante da indústria: se motores sem ímãs podem ser aprimorados, até que ponto eles podem reduzir custos ambientais e dependência de materiais críticos no futuro?

Um prêmio internacional para uma ideia que mira o futuro dos elétricos

Robert Sansone venceu a Regeneron ISEF 2022 porque seu projeto conectou ciência aplicada, engenharia de motores e sustentabilidade.

Aos 17 anos, ele desenvolveu um protótipo de motor de relutância síncrona, testou uma nova forma de aumentar a saliência magnética e apresentou ganhos de torque e eficiência em comparação com uma configuração tradicional. A pesquisa recebeu o prêmio máximo de US$ 75 mil em uma competição que reuniu estudantes de dezenas de países.

O caso mostra que a eletrificação não depende apenas de baterias mais potentes ou carregadores mais rápidos. Também passa por componentes menos visíveis, como motores, materiais magnéticos, geometrias internas e processos de fabricação.

Se novas versões conseguirem manter desempenho em rotações mais altas, materiais industriais e produção escalável, a ideia poderá contribuir para uma geração de motores menos dependentes de ímãs de terras raras.