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Titolo: [Tecnica] Motori elettrici: facciamo chiarezza

Non tutti i motori elettrici sono uguali: asincroni, sincroni, a magneti permanenti o a eccitazione separata. Sfogliando listini e schede tecniche ci si imbatte spesso in queste diciture, che rischiano però di confondere le idee a chi non ha discrete basi di elettrotecnica. Cerchiamo quindi di capire a cosa si riferiscono, cosa significano e che differenze comportano nel concreto della mobilità elettrica.
 
Qualunque motore elettrico si basa sul principio dell’elettromagnetismo, che può essere riassunto in maniera molto semplificata con due assunti: cariche elettriche in movimento generano campi magnetici e campi magnetici variabili generano correnti elettriche. Se a questo aggiungiamo che (come abbiamo imparato fin da bambini giocando con le calamite) campi magnetici diversi interagiscono fra loro dando origine a forze, abbiamo gettato le basi per poter trasformare qualcosa di impalpabile come l’elettricità in spinta per le nostre amate ruote. Ma i modi per sfruttare concretamente questo principio sono svariati ed esistono, infatti, una grande varietà di motori elettrici, ognuno con le sue peculiarità e campi di applicazione ideali.
 
2023-motore-asincrono-mercedes
In ambito automobilistico, le due tipologie predominanti sono il motore sincrono a magneti permanenti e il motore asincrono a induzione. Nel primo, lo statore (la parte esterna del motore, fissa) è costituito da diversi avvolgimenti di rame, in cui una corrente alternata (che varia cioè nel tempo) genera un campo magnetico, che proprio grazie a questa variazione cambia continuamente il proprio orientamento nello spazio, girando attorno all’asse del motore. Il rotore (la parte interna del motore, cioè quella che gira) è invece sostituito da magneti, che saranno quindi attratti dal campo magnetico generato dallo statore. Si ottiene così una rotazione del rotore alla stessa velocità con cui si muove il campo magnetico statorico, da qui il termine “sincrono”.
 
Nel motore asincrono, invece, anche il rotore è costituito da una gabbia di rame, in cui il campo magnetico dello statore genera una corrente indotta. Sarà poi questa corrente interna al rotore a generare a sua volta un secondo campo magnetico, che interagendo con il primo causerà la rotazione del motore. Questo effetto può verificarsi solo a patto che la velocità del rotore sia minore rispetto alla frequenza di alimentazione del rotore, da qui il termine “asincrono”.
 
Il motore asincrono, per quanto forse meno intuitivo nel suo funzionamento, è in realtà più economico da produrre, più semplice da gestire e più robusto. Per questo è stato ampiamente utilizzato sulle prime generazioni di auto elettriche. La presenza di una corrente anche all’interno del rotore, però, determina una maggior generazione di calore per effetto Joule, che è sostanzialmente energia sprecata. Di conseguenza negli ultimi anni è stato gradualmente soppiantato dal motore sincrono a magneti permanenti, che permette di avere un’efficienza maggiore (e dunque coprire più chilometri con la stessa quantità di energia). Anche questo tipo di propulsore ha però i suoi difetti, principalmente legati ai magneti, che oltre a essere costosi richiedono terre rare per essere prodotti.
 
Una possibile risposta a questo problema è il motore sincrono a rotore avvolto (o a eccitazione separata) su cui hanno puntato per esempio il gruppo Nissan-Renault e la BMW. Qui i magneti sono sostituiti da avvolgimenti di rame in cui viene immessa una seconda corrente, detta appunto corrente di eccitazione, per generare un campo magnetico. La possibilità di controllare questa corrente (a differenza di quanto avviene nel motore asincrono a induzione, che nel funzionamento potrebbe sembrare simile) permette anche di adattare al meglio il comportamento del motore ai diversi regimi di lavoro, cosa che può tradursi in un’efficienza alle alte velocità addirittura maggiore di quella che avrebbe un motore a magneti permanenti.
 
https://www.quattroruote.it/news/tecnologia/2023/10/24/motori_elettrici_asincroni_sincroni_magneti_permanenti_eccitazione_separata_.html
 

 
https://www.quattroruote.it/news/tecnologia/2023/10/24/motori_elettrici_asincroni_sincroni_magneti_permanenti_eccitazione_separata_.html
 
 
Quando ci vuole, ci vuole: questo e' un articolo decente.
Quattroruote sta imparando :-)
 

 Non tutti i motori elettrici sono uguali:
 
ok ma da un punto di vista prettamente legato all'auto cosa interessa 
saperlo?

 Non tutti i motori elettrici sono uguali:
L'acqua calda!


ma io non ho capito quasi niente
 
1) rotore a  magneti permanenti, statore avvolto = sincrono.  Per me e' 
un brushless inrunner.
 
2) rotore a gabbia di scoiattolo, statore avvolto = asincrono. Per me e' 
il solito motore a induzione di mole, vecchie lavatrici, azionamenti 
industriali ecc., grosso e pesante. Il numero di giri e' fisso e dipende 
dalla frequenza di rete. Lo usano in automotive?
 
3) rotore avvolto, statore avvolto = motore sincrono a rotore avvolto. E 
il rotore come viene alimentato? che differenza c'e' con i soliti motori 
a spazzola e collettore dei trapani e simili?
 
4) mancano i brushless outrunner, tipo modellismo o biciclette 
elettriche. La parte centrale e' fissa ed avvolta, mentre i magneti sono 
incollati tutto attorno al tamburo esterno che gira ed e' solidale 
all'elica o al pignone.
 
5) mancano i motori tipo giocattolo, rotore avvolto, statore a magneti 
permanenti, collettore a spazzole. Perche'?
 
 
 
-- 
Il recapture scatta se il bene esce dalla struttura produttiva.
 

 
 
Quelli sono motori universali, il rotore non ha un unico
 avvolgimento, ma tanti connessi in serie e ogni punto di
 giunzione finisce su una lamella del collettore.
Sono universali perché funzionano sia in dc sia in ac, (quando
 metti in serie i 2 avvolgimenti, statore e rotore)
 
 
-- 
non firmo niente

 ma io non ho capito quasi niente
 
Lasciando da parte i requisiti minimi, per tagliar corto, i motori piu' 
utilizzati sono quelli piu' efficienti, perche' il problema maggiore e' 
sempre l'autonomia, checche' ne dicano gli elettro-talebani.

 il problema maggiore e' sempre l'autonomia ...
 
esatto! una spada di damocle che va a braccetto con velocità & facilità di ricarica. E qui casca l'asino, vale per tutte le automobiline a pile con la parziale eccezione del muskio che furbescamente ha molto investito nei carichini veloci :)


La robustezza del motore.
 

Lo usano in automotive?
 
google mi ritorna questa pagina in cui sono indicati alcuni modelli di auto 
elettriche e il relativo tipo di motore usato.
qualcuno usa pure gli asincroni.
https://www.arenaev.com/different_types_of_electric_motors_used_in_evs-news-214.php
 
 


Forse c'e' un largo pubblico che sa tutto di pistoni e poco o
nulla di elettrico, a cui leggere interessa.
 


 
E possono subire un calo di forza anche gia' a 60°C per
certi tipi, con un limite medio di 80°C, a parte marchiature speciali
(M = 100°C, H = 120°C, SH = 150°C, UH = 180°C, EH = 200°C e TH = 220°C).
 
Al contario ferriti possono arrivare fino a 250°C e i magneti
alnico fino a 650°C.
 
La temperature di Curie, a cui un magnete perde subito e per sempre
il 100% della sua magnetizzazione, vale:
 
310°C per i magneti al neodimio
450°C per le ferriti
700°C per i magneti alnico
 
Se 80°C non vi sembrano tanti, considerate che un motore elettrico
spinto oltre ai suoi valori nominali, ci va senza esitare (al
contrario di un motore termico, a cui manca il fiato), pero'
riscaldandosi nel processo anche fino a e oltre 80°C.
 
Per un autocarro, non userei motori a magneti permanenti.