Auto elettriche: motore sincrono o asincrono?
Due i tipi di motore per le auto elettriche: sincrono o asincrono.
Come già ampiamente esposto in altri nostri articoli dobbiamo innanzitutto dire che i motori elettrici, rispetto i motori a scoppio, sono motori molto più semplici. Questo perché trasformare energia elettrica in movimento è un processo facile e diretto, più di quanto si possa pensare e soprattutto lo è rispetto a processo di combustione.
Inoltre il motore di un’auto elettrica è a presa diretta e quindi non necessita di cambio perché ha un’elevata e costante coppia motrice immediatamente disponibile e grazie all’inversione di polarità diventa un generatore elettrico recuperando durante la frenata l’energia cinetica dell’auto.
E’ importante anche sapere che in un motore elettrico un ruolo fondamentale lo ha il pacco batteria. Infatti, parte delle propulsione dipende in modo diretto dalle caratteristiche della batteria e cioè dalla sua capacità di cedere energia. Possiamo senz’altro dire che in un’auto elettrica la batteria non rappresenta solo il serbatoio ma il “vero motore”.
Detto ciò, parlando di motore puro per le auto elettriche, due sono i tipi attualmente presenti sul mercato con caratteristiche diverse fra loro: il motore sincrono e asincrono. Quali?
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Il motore elettrico come è fatto?
Come funziona il motore sincrono?
Pro e contro del motore sincrono.
Come funziona invece il motore elettrico asincrono o a induzione?
Pro e contro del motore asincrono.
Il motore elettrico come è fatto?
Sia sincrono o asincrono il motore di un’auto elettrica è più semplice di quanto si pensi.
Innanzitutto proviamo a spiegarvi in modo semplice, come lo abbiamo capito noi, come è fatto un motore elettrico a zero emissioni.
Il motore completamente elettrico è fatto di due parti che sono lo statore e il rotore.
Lo statore è fermo e crea il campo elettromagnetico necessario al movimento del rotore che è sospeso fra due cuscinetti. Il campo elettromagnetico viene creato andando a fornire energia agli avvolgimenti dello statore.
Se invece il rotore è a magneti permanenti, grazie all’utilizzo di materiali ferrosi il campo elettromagnetico già esiste.
Come funziona il motore elettrico sincrono?
Il motore sincrono è ad oggi la scelta di tante case automobilistiche produttrici di auto elettriche.
Il motore elettrico sincrono è la soluzione attualmente più utilizzata per le auto ibride. La variante usata è quella detta “brushless” e quindi senza spazzole (o contatti striscianti) e con un’alimentazione in AC e quindi in corrente alternata.
Il motore sincrono in questa versione funziona attraverso il principio di attrazione e repulsione magnetica. Il campo magnetico viene infatti invertito quando i magneti si allineano. Questo avviene non attraverso le spazzole appunto ma attraverso un sistema della gestione elettronica cioè un sensore di posizione che dice ad un inverter trifase quando è il necessario di invertire la polarità.
Il motore sincrono è quindi il risultato di una rotazione direttamente legata alla frequenza elettrica che alimenta lo statore. Il rotore (la parte in movimento) quindi, che presenta sempre un campo magnetico grazie ai magneti permanenti, quando viene avviato si va sincronizzare perfettamente con il campo magnetico della statore (la parte esterna del motore). Rotore e statore di muovono sempre alla stessa velocità, in sincronia.
I motori sincroni sono molto efficienti, compatti e poco rumorosi. Sono però più costosi rispetto ai motori con spazzole che hanno una gestione di impegno inferiore.
Motore SincronoPro e contro del motore sincrono
Entrambi validi differiscono fra loro per caratteristiche e costi.
Pregi:
– efficienza al 90% – il campo magnetico che viene generato dal rotore è constante e senza avvolgimenti che comportano perdite e dispersioni di energia.
– ottimo controllo del motore – questo perché il controllo del campo magnetico viene controllato dallo statore che determina la velocità del rotore andando così aq creare un sincronismo perfetto tra i due campi magnetici.
Difetti:
– il costo – è maggiore il costo del sistema di controllo che va a regolare la coppia e la velocità del motore. Il motore deve “conoscere” l’esatta posizione del rotore rispetto allo statore in quanto il tutto è appunto sincrono. Servono quindi dei sensori che vanno posizionati sul rotore con la funzione di darne l’esatta posizione. Un sistema quindi più complesso rispetto ai motori asincroni che porta il prezzo.
Come funziona il motore elettrico asincrono o a induzione?
Più usato in passato ora il motore asincrono è meno utilizzato del motore sincrono sulle auto elettriche.
Il principio base del motore asincrono è che questo non usa magnetici permanenti ma lavora su un principio più raffinato. Esso infatti induce un campo magnetico in movimento sia nello statore che nel rotore. In questo modo sfrutta la diversa velocità di rotazione tra i due campi al fine di trascinare il rotore.
L’inverter in questo caso va a convertire la corrente continua proveniente dalla batteria in corrente alternata e permette la regolazione del carico andando a determinare la velocità di rotazione del motore.
I motori asincroni hanno rendimenti lievemente inferiori rispetto a quelli sincroni. Questo ha portato a preferire i motori sincroni nonostante la maggiore complessità.
La ricerca ora che viene fatta sui motori elettrici è orientata soprattutto a ridurne peso, numero di componenti e attriti meccanici. Questo attraverso l’uso di materiali sintetici meno costosi dei metalli che hanno lo stesso rendimento.
Motore AsincronoPro e contro del motore asincrono
Pregi:
– è robusto e relativamente semplici ed esiste da molto tempo
– ha un costo accessibile
– è autoavviante e sopporta bene i sovraccarichi
Contro:
– ha una modesta reattività. Lavorando sul principio dell’asincronismo deve fare un controllo che vada a regolare l’intensità del campo magnetico dello statore in modo che il rotore si adegui secondo la velocità appunto del campo magnetico dello statore.
– è meno preciso e meno efficiente del motore sincrono.
Quindi secondo quanto abbiamo imparato oggi, argomento sicuramente complicato per i non addetti ai lavori, possiamo dire che per il settore automotive il motore sincrono è senza dubbio la soluzione migliore e quella preferita dalle case automobilistiche. La stessa Tesla di Elon Musk che prima utilizzava motori asincroni è passata da qualche anno ad adottare su tutti i modelli motori sincroni. La nuova frontiera della mobilità elettrica a favore di una mobilità di nuova generazione.
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