Dietro ogni auto elettrica si nasconde una decisione fondamentale: che tipo di motore montare? La risposta non è più solo tecnica, ma anche economica, ambientale e geopolitica. I motori elettrici si dividono oggi in tre grandi famiglie, ciascuna con caratteristiche distinte, compromessi da accettare e uno spazio più o meno importante nel futuro della mobilità sostenibile.
Motori elettrici: le scelte tecniche e strategiche di oggi
Per anni, il motore sincrono a magneti permanenti ha regnato incontrastato nel mondo delle auto a batteria. Prestazioni eccellenti, efficienza elevata, dimensioni compatte. Ma a quale prezzo? L’uso intensivo di terre rare – neodimio, disprosio, terbio – pone questioni economiche e ambientali sempre più urgenti. Nel frattempo, tornano alla ribalta soluzioni meno dipendenti da materie prime critiche, come i motori asincroni e quelli sincroni con rotore eccitato elettricamente.
Il dibattito si fa acceso e le case automobilistiche si muovono in direzioni diverse, dettate da strategie industriali, vincoli normativi e disponibilità tecnologica. Capire come funziona ciascun tipo di motore è quindi essenziale per leggere il presente e soprattutto il futuro.
I motori sincroni con magneti permanenti: efficienza al top, ma a caro prezzo
I motori sincroni con magneti permanenti – spesso indicati come PMSM (permanent magnet synchronous motor) – usano potenti magneti al neodimio per generare il campo magnetico nel rotore. Questo consente di ottenere rendimenti altissimi, fino al 97%, con una coppia immediata e una struttura compatta. Silenziosi, leggeri e performanti, sono la scelta dominante su quasi tutte le auto elettriche attuali.
Tuttavia, questo tipo di motore ha un tallone d’Achille: le terre rare. Non solo sono costose e difficili da riciclare, ma provengono da filiere industriali concentrate geograficamente, con rischi strategici rilevanti. Inoltre, i magneti sono sensibili al calore e richiedono inverter sofisticati per gestire l’elevata velocità rotazionale, fino a 30.000 giri al minuto.
Per questo motivo, i costruttori stanno lavorando per ridurre la dipendenza dalle terre rare. Tesla, ad esempio, ha dichiarato che i motori attuali della Model 3 impiegano il 25% di terre rare in meno rispetto a quelli montati al lancio, segno che anche i PMSM stanno evolvendo verso soluzioni più sostenibili con l’obiettivo di eliminare le terre rare.
I motori asincroni: robustezza, semplicità e zero terre rare
Inventati da Nikola Tesla alla fine dell’Ottocento, i motori asincroni – o a induzione – sono una tecnologia consolidata, economica e totalmente priva di terre rare. Il campo magnetico del rotore è generato per induzione, senza bisogno di magneti. Questo li rende molto affidabili, poco costosi e adatti a condizioni operative variabili.
La controparte è una efficienza leggermente inferiore, in particolare ai carichi parziali. Inoltre, sono più ingombranti e tendono a scaldarsi di più. Per questo motivo, oggi sono spesso impiegati come motori secondari, in particolare sull’asse anteriore dei veicoli a trazione integrale. Dove l’unità asincrona lavora in modalità freewheel durante la marcia normale, contribuendo all’efficienza senza trascinare il sistema.
I motori sincroni a eccitazione elettrica: efficienza regolabile senza magneti
Una terza via in rapida crescita è quella dei motori sincroni con rotore a eccitazione separata, noti anche come EESM (electrically excited synchronous motor). In questo caso, il campo magnetico è generato da una bobina alimentata da corrente continua, evitando completamente l’uso di magneti. Il risultato è una efficienza paragonabile ai PMSM, ma con flusso magnetico regolabile e zero terre rare.
Tra le case più attive su questa tecnologia ci sono BMW e Renault. BMW ha adottato solo motori EESM sulle nuove piattaforme, mentre Renault li impiega sulla Mégane E-Tech e sulla nuova R5. L’obiettivo è chiaro: massima indipendenza dalle materie critiche, senza sacrificare le prestazioni.
La sfida principale è la complessità costruttiva, dovuta alla presenza di spazzole e sistemi di alimentazione del rotore. Tuttavia, aziende come Valeo e Mahle (fornitori dei motore delle due case automobilistiche) stanno già lavorando su versioni brushless, che usano eccitazione induttiva senza contatti, aumentando l’affidabilità.
Le nuove frontiere: riluttanza pura e magneti alternativi
Oltre alle tecnologie consolidate, la ricerca si sta muovendo verso soluzioni radicalmente nuove. I motori a riluttanza commutata SRM (switched reluctance motor), ad esempio, non usano né magneti né bobine nel rotore. Sono costruiti interamente con acciaio sagomato e promettono costruzione semplice e bassissimi costi. Il loro limite attuale sono il rumore e le vibrazioni.
Allo stesso tempo, si stanno sviluppando magneti alternativi, come quelli al nitruro di ferro (FeN). Questo materiale promette prestazioni simili al neodimio, ma senza dipendere da forniture critiche. Le prime applicazioni, sostenute da gruppi come Stellantis, GM e Volvo, sono attese entro il 2026.
Motori elettrici: confronto tra efficienza, costi e materiali
La scelta del tipo di motore elettrico auto ha un impatto diretto su costi, prestazioni e sostenibilità.
- I PMSM restano i più efficienti e potenti, ma usano terre rare e costano di più.
- I motori asincroni sono più economici e robusti, ma meno efficienti.
- Gli EESM rappresentano un equilibrio interessante.
- Le soluzioni a riluttanza puntano tutto sulla semplicità costruttiva.
In sintesi: chi vuole massima efficienza sceglie ancora i sincroni con magneti; chi cerca sostenibilità si orienta su soluzioni magnet-free; chi punta a costi minimi guarda con interesse alla riluttanza pura.
Chi usa cosa? Le scelte delle case automobilistiche
Oltre a Tesla, BMW e Renault, anche altri produttori adottano strategie diverse nella scelta dei motori elettrici. Mercedes, ad esempio, è passata dai motori asincroni dell’EQC ai PMSM dell’EQS per massimizzare l’efficienza. I produttori cinesi come BYD, NIO e Zeekr utilizzano layout ibridi in base al modello, combinando PMSM e asincroni per ottimizzare autonomia e flessibilità.
Motori elettrici VW APP550: efficienza Made in Europe
Lo sviluppo europeo è ben rappresentato dal nuovo motore APP550 di Volkswagen, prodotto con un approvvigionamento che coinvolge Germania, Italia, Repubblica Ceca e Ungheria. Il motore APP550 ottiene un aumento del 40% in potenza e del 77% in coppia rispetto al modello precedente – il tutto senza aumentare peso o dimensioni.
Questo è un chiaro segnale che l’Europa è pronta a giocare un ruolo di primo piano nella nuova generazione di motori elettrici.
Il motore APP550 si distingue per l’ottimizzazione di elementi chiave: impiega una lubrificazione senza pompa, grazie a un design che sfrutta il moto degli ingranaggi, cuscinetti a bassissimo attrito e un rapporto di trasmissione ridotto per massimizzare l’efficienza. La costruzione precisa e bilanciata garantisce prestazioni elevate con soluzioni semplici ma ingegneristicamente avanzate.
L’inverter: il direttore d’orchestra dei motori elettrici
Qualunque sia il motore scelto, l’inverter è il cuore pulsante del sistema di trazione. È lui a trasformare la corrente continua della batteria in corrente alternata trifase, gestendo frequenza, ampiezza e sequenza delle fasi. Tecnologie avanzate come il field-oriented control (FOC) o il direct torque control (DTC) permettono di adattare in tempo reale il comportamento del motore, influenzando coppia, efficienza, rumorosità e durata del sistema.
Sui motori a magneti permanenti, l’inverter deve essere particolarmente sofisticato per gestire la debolezza di flusso (una tecnica che permette a un motore elettrico di superare la sua velocità nominale) ad alta velocità, senza surriscaldare i magneti. Sulle soluzioni magnet-free, invece, serve una gestione più flessibile dell’eccitazione rotorica.
Quale motore guiderà il futuro della mobilità elettrica?
Non esiste una risposta unica. Oggi i motori sincroni a magneti sono dominanti grazie all’efficienza e alla compattezza. Ma le preoccupazioni legate alle terre rare stanno spingendo l’industria verso soluzioni alternative. I motori asincroni e quelli a eccitazione elettrica crescono di quota, mentre la riluttanza pura potrebbe essere la grande sorpresa di domani.
La vera sfida sarà coniugare prestazioni, sostenibilità e costi, in un equilibrio che cambia rapidamente con l’evoluzione dei materiali, della tecnologia e dei mercati globali. Di certo, il futuro dei motori elettrici sarà sempre più vario, e sempre meno dipendente dalle terre rare.
- LEGGI “Terre rare e auto elettrica: tecnologia vitale o rischio nascosto?” anche e guarda il precedente VIDEO
come curiosità che mi ero cercato:
– i motori “a magneti permanenti” a corrente alternata usati sulle BEV spesso hanno una componente più o meno marcata di funzionamento anche “a riluttanza magnetica”
– il motore VW APP550 è stato smontato e molto elogiato nel canale di ingegneria di Munro Live, ed effettivamente mostra come VW sia lenta e impacciata con le novità, ma poi con iterazioni successive arriva a fare bene, APP550 è una versione migliorata di un suo precedente gruppo motore/trasmissione che era meno riuscito, e pare sia costruito con parti tutte europee
– motore ha già caratteristiche moderne come avvolgimenti “Harpin” (forcine di fili in rame a sezione quadrata, poi saldate tra loro) e magneti molto potenti, ed è predisposto per futuro aggiornamento a 800 volt
– potenza 281 cv, coppia 550 Nm, circa 90 kg di peso per il gruppo completo motore + riduttore + differenziale + inverter, quando un power-train termico equivalente peserebbe tra il doppio e il triplo
– peso contenuto, ma è circa 10 kg più massiccio dei gruppi motori di potenza equivalente di altri motori diffusi su tanti brand (motori Vitesco e Nidec); secondo Munro hanno scelto di avere un motore più grande che girasse più lento (come accennato nell’articolo, demoltiplicazione 10 invece di 13), cioè più silenzioso e potenzialmente con una durata e affidabilità estrema del rotore e dei (massicci) cuscinetti
– come peso, se la gioca con un altro gruppo motore costruito per durare e per spingere forte e senza usurarsi vetture di un certo peso, il Tesla gruppo posteriore “base” da 89 kg, che però vanta una potenza maggiore e un inveter più efficente già in carburo di silicio (Sic)
Come sempre a risolvere i problemi di oggi sarà la ricerca ed il progresso, mentre in Italia si parla ancora di motori a combustione e “neutralità tecnologica” la scienza continua ad avanzare e calpesterà senza riguardo tutte le lobby legate al mondo fossile.
E tutto in tempi estremamente brevi, Apple ha già dichiarato che l’iPhone ha non più di 10 anni di vita e si sta muovendo per tempo mentre le case europee fanno muro pur di mantenere i loro margini da strozzinaggio.