Vantaggi e svantaggi dei motori a magneti permanenti o asincroni

Sulle auto elettriche a 4 ruote motrici si usano spesso 2 motori che svolgono lavori diversi: cosa sapere

Di: Francesco Barontini

12 apr alle 07:00

Si fa presto a dire “motore elettrico”. Nell’immaginario collettivo - in modo un po’ sprezzante - si pensa a un oggetto semplice, che non ha molto da dire in termini di personalità e logiche di funzionamento: lo si vede più come qualcosa di necessario per trasmettere il moto alle ruote di una vettura a batteria.

Ma la realtà delle cose è parecchio diversa. Esistono diversi tipi di motori elettrici e a altri stanno arrivando. Però, sul panorama attuale, c’è una distinzione interessante da fare. Su un’auto a zero emissioni, infatti, se si usa un solo motore, questo è sempre a magneti permanenti. Sia che lo si monti attaccato alle ruote davanti sia che lo si monti dietro.

Quando però si vogliono avere le quattro ruote motrici, allora sull’asse secondario si aggiunge un motore diverso, di tipo asincrono. Non è una scelta casuale, ma il risultato di un compromesso molto preciso tra efficienza, costi e gestione energetica.

Motori sincroni e asincroni

Il motore sincrono a magneti permanenti (PMSM) è oggi lo standard per la maggior parte delle auto elettriche. Utilizza magneti permanenti sul rotore, eliminando la necessità di indurre corrente per generare il campo magnetico. Questo si traduce in un vantaggio chiave: un’efficienza molto elevata, soprattutto nei regimi di utilizzo più frequenti, cioè quelli di marcia costante e carichi medi. In altre parole, è il motore ideale per “consumare poco”.

Il motore a magneti permanenti di GM

Di contro, proprio la presenza dei magneti rende il PMSM più costoso e meno flessibile in alcune condizioni. Inoltre, introduce perdite anche quando non è attivamente utilizzato, perché il campo magnetico è sempre presente.

Il motore asincrono (ASM), invece, non utilizza magneti permanenti. Il campo magnetico nel rotore viene generato per induzione, solo quando serve. Questo comporta un’efficienza mediamente inferiore rispetto al PMSM, ma offre due vantaggi fondamentali: è più economico e, soprattutto, può essere completamente “disaccoppiato” dal sistema quando non è in uso, riducendo le perdite a zero o quasi.

Motori diversi per la trazione integrale

Ed è qui che entra in gioco la strategia delle Case. Su un’auto elettrica a motore singolo, il requisito principale è massimizzare l’efficienza. Il motore lavora sempre, quindi ogni punto percentuale di rendimento conta. Per questo si sceglie quasi sempre un PMSM: consuma meno energia a parità di prestazioni e migliora autonomia e gestione termica.

Il motore asincrono di ZF per la Cina

Foto di: ZF

Quando invece si passa a una configurazione a trazione integrale, cambia completamente la logica. Il secondo motore non lavora sempre: entra in funzione solo quando serve più trazione o più potenza, per esempio in accelerazione o su fondi a bassa aderenza. Nella maggior parte del tempo, quindi, resta inattivo.

In questo scenario, usare un secondo PMSM sarebbe inefficiente e costoso. Le perdite passive dei magneti permanenti penalizzerebbero i consumi anche quando il motore non è in uso. Ecco perché si preferisce un motore asincrono: può essere spento completamente e “non esistere” dal punto di vista energetico quando non serve, per poi attivarsi rapidamente quando richiesto.

Il risultato è un sistema ibrido dal punto di vista elettrico: un motore principale ad alta efficienza (PMSM) per la marcia quotidiana e un motore ausiliario (ASM) che privilegia flessibilità, costo e capacità di erogare potenza extra senza penalizzare i consumi nel ciclo reale.