Ecco perché motori elettrici diversi hanno consumi diversi in autostrada

È sempre un piacere ascoltare Paul Turnbull dell'azienda ingegneristica americana Munro quando spiega le finezze tecniche di un'auto elettrica. Ora si è rivolto al motore sincrono a eccitazione separata (EESM) della Nissan Ariya da 178 kW.

Dal nuovo video (in inglese), tra l'altro, possiamo capire perché un EESM funziona in modo più efficiente ad alta velocità rispetto ai motori sincroni a magneti permanenti (PSM) più comunemente usati.

Tre tipi principali di motori elettrici

I motori elettrici sono costituiti da uno statore e un rotore. Nei veicoli elettrici, lo statore è un cilindro cavo in cui gli avvolgimenti di filo creano un campo magnetico statico (cioè non rotante). Il rotore è un cilindro solido che ruota all'interno dello statore. I tre principali tipi di motori elettrici si distinguono per il modo in cui viene generato il campo magnetico del rotore.

Nel motore a magneti permanenti (PSM), il campo è generato da magneti permanenti, nel motore asincrono (ASM) il campo è generato per induzione e nel motore sincrono a eccitazione separata (EESM) tramite avvolgimenti di filo. Quest'ultima tipologia è utilizzata principalmente da BMW, Renault e Nissan.

L'EESM della Nissan Ariya

Anche la Nissan Ariya è dotata di motori EESM - nei modelli a trazione integrale su entrambi gli assi. Nel video si parla del motore da 178 kW nell'Ariya, quindi probabilmente del motore anteriore della versione da 178 kW (242 CV).

Il video di Munro Live sull'EESM della Nissan Ariya

Nissan utilizza un design a otto poli per il rotore, il che significa che ci sono otto avvolgimenti di rame che formano gli otto poli del campo magnetico. L'alimentazione elettrica per gli avvolgimenti non può consistere in un semplice cavo, poiché il rotore gira. Pertanto, la corrente viene trasmessa all'albero del rotore tramite contatti striscianti simili a spazzole. I cavi elettrici sono così sottili che è evidente che non fluiscono centinaia di ampere nel rotore, ma piuttosto alcune decine, spiega Paul. Al contrario, le linee di alimentazione allo statore sono realizzate in modo massiccio. Ciò significa che la maggior parte della corrente è necessaria per il campo magnetico nello statore.

Maggiore efficienza per l'EEMS ad alta velocità

Tuttavia, non si può fare a meno della corrente nel rotore con un EESM, mentre un motore a magneti permanenti non ne ha bisogno. Per questo motivo, il fabbisogno di corrente di un EESM potrebbe essere maggiore di quello di un PSM. Tuttavia, il PSM perde corrente in un altro punto: ad alta velocità, i magneti generano un campo contrario negli avvolgimenti dello statore, che indebolisce il campo dello statore. A questo si deve reagire con corrente aggiuntiva. Pertanto, a bassa velocità il PSM funziona in modo più efficiente, mentre ad alta velocità (in autostrada) è più efficiente l'EESM, afferma Paul.

Fotogallery: Nissan Ariya (2023)

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Ciò che conta è il consumo in autostrada, afferma l'ingegnere. Perché se il consumo in città è elevato, basta ricaricare più spesso (a casa). In autostrada, invece, un consumo elevato disturba molto di più, dice Paul. E ha ragione, perché i percorsi brevi non sono un problema per le auto elettriche, ma i viaggi lunghi possono diventare fastidiosi con un consumo elevato e un'autonomia ridotta. L'EESM è quindi in qualche modo più adatto all'autostrada rispetto al PSM. Un altro vantaggio è che non sono necessari magneti, e questo è importante in tempi di dazi e sanzioni. Infatti, i magneti di neodimio e altre terre rare provengono principalmente dalla Cina.

Un punto di partenza per informarsi sulla tecnica delle auto elettriche

Chi è interessato alle auto elettriche, ma non ha studiato ingegneria, trova il canale YouTube di Munro Associates un'ottima risorsa. Poche altre fonti spiegano la tecnologia in modo così approfondito, ma anche comprensibile. Il video che trovate sopra sul motore elettrico del Nissan Ariya è un esempio.

Le spiegazioni di Paul Turnbull sono interessanti anche se si ha meno interesse per l'Ariya, che è ormai un po' datata – poiché una tecnologia simile è utilizzata anche in molte auto nuove, dalla Renault 5 E-Tech Electric alla nuova Nissan Leaf fino alla Neue Klasse di BMW, dove i motori sincroni a eccitazione separata sono utilizzati sull'asse posteriore.

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