Motore elettrico

Il motore elettrico è il cuore della trazione di ogni veicolo elettrico e svolge lo stesso compito fondamentale del motore a combustione interna di un'auto tradizionale: trasformare l'energia immagazzinata nella forza rotante che fa girare le ruote. La differenza decisiva sta nel percorso dell'energia. Anziché bruciare carburante per generare pressione e movimento, il motore sfrutta l'interazione tra campi magnetici e corrente elettrica, convertendo direttamente in lavoro meccanico l'energia chimica contenuta nella batteria. Questa conversione elettromeccanica è straordinariamente efficiente: i moderni motori di trazione trasformano abitualmente in movimento utile più del 90 per cento dell'energia elettrica ricevuta, contro il 30-40 per cento tipico di un motore a benzina.

Dal punto di vista meccanico il motore è composto da una parte esterna fissa, chiamata statore, e da una parte interna rotante, il rotore. La corrente alternata fornita agli avvolgimenti dello statore crea un campo magnetico rotante; il rotore, che porta magneti permanenti propri oppure è sede di una corrente indotta, viene trascinato a inseguire quel campo e il suo albero trasmette la coppia risultante alle ruote attraverso un riduttore a rapporto singolo. Poiché l'elettronica di potenza controlla il campo magnetico con grande precisione, il motore eroga forza in modo fluido e continuo su un campo di velocità amplissimo, ed è per questo che le auto elettriche non necessitano né di un cambio a più rapporti né di una frizione.

Per chi guida, la caratteristica più sorprendente è il modo in cui viene erogata la coppia. Un motore elettrico produce la massima forza torcente già da fermo, a zero giri al minuto, quindi l'intera spinta è disponibile nell'istante in cui si preme l'acceleratore, regalando quell'accelerazione immediata e priva di ritardi che definisce l'esperienza di guida elettrica. Non occorre far salire di giri il motore né attendere che un turbocompressore prenda corpo. La macchina è inoltre praticamente silenziosa, priva di vibrazioni e con pochissimi organi in movimento, il che si traduce in bassa manutenzione e affidabilità eccezionale per una lunga vita di servizio.

La stessa unità può funzionare al contrario, come generatore. Quando si rilascia l'acceleratore o si frena, sono le ruote a far girare il rotore e il motore produce elettricità, che viene reimmessa nella batteria mentre la resistenza rallenta l'auto. È questo il principio della frenata rigenerativa, che recupera energia altrimenti dissipata in calore da un'auto tradizionale ed estende sensibilmente l'autonomia nella guida urbana.

Due architetture dominano la scena. I motori sincroni a magneti permanenti impiegano magneti di terre rare nel rotore, offrendo elevata efficienza e densità di potenza in un ingombro contenuto, mentre i motori a induzione (asincroni) rinunciano ai magneti e inducono corrente nel rotore, sacrificando un po' di efficienza in cambio di un costo inferiore e dell'indipendenza dall'approvvigionamento di terre rare. Molte elettriche ad alte prestazioni combinano entrambi i tipi sui due assi. Il motore non lavora mai da solo: dipende dall'inverter che modella la corrente alternata di alimentazione, dalla batteria ad alta tensione per l'energia e da un circuito di raffreddamento dedicato per smaltire il calore prodotto sotto carico intenso e prolungato.