Vi abbiamo già raccontato come funziona la Tesla Model S come auto. Ma il motore elettrico in sé — il componente condiviso da ogni EV che abbiamo testato, dalla Polestar alla Hyundai IONIQ, dalla Volkswagen ID. Buzz alla Volvo XC40 P8 — non ha mai avuto una spiegazione tutta sua. Se la merita, perché a differenza di un motore a combustione ha quasi nessuna parte in movimento da osservare, eppure è probabilmente un pezzo di ingegneria più sofisticato del blocco che sostituisce.
Elettricità in ingresso, rotazione in uscita
Un motore elettrico produce coppia sfruttando un unico principio fisico: un conduttore percorso da corrente, immerso in un campo magnetico, subisce una forza. Disponendo più conduttori attorno a un albero rotante si ottiene rotazione continua invece di una singola spinta. In pratica il motore ha due parti: un anello esterno fisso avvolto da bobine, lo statore, e una parte che ruota al suo interno, il rotore. Alimentando le bobine dello statore con corrente alternata nella giusta sequenza si crea un campo magnetico rotante; il rotore viene trascinato da esso, o vi reagisce, a seconda del progetto — ed è proprio questa differenza nel modo in cui il rotore risponde a separare le due famiglie di motori che contano oggi sulle EV.
Due famiglie, due filosofie
Il motore sincrono a magneti permanenti (PMSM) ha magneti sul rotore, quasi sempre realizzati con elementi delle terre rare come il neodimio, che si agganciano al campo rotante dello statore e girano in perfetto passo con esso (da qui «sincrono»). Poiché il campo magnetico non deve essere indotto, un PMSM perde meno energia in calore, raggiungendo un’efficienza più alta in un pacchetto più piccolo e leggero — motivo per cui oggi equipaggia la maggioranza delle EV in vendita, dalle compatte alle SUV premium.
Il motore ad induzione, chiamato anche motore asincrono (ASM), non ha magneti: il rotore è una semplice gabbia di barre conduttrici, e il campo rotante dello statore induce corrente — e quindi un campo magnetico — in quella gabbia da solo, restando leggermente «indietro» rispetto al campo dello statore (da qui «asincrono»). È meno efficiente a carico parziale e richiede un motore fisicamente più grande a parità di potenza, ma non necessita di alcun materiale di terre rare, degrada in modo più graduale e può girare libero senza attrito quando non è azionato. È stata, com’è noto, la soluzione scelta da Tesla per il motore posteriore della Model S originale, e diversi costruttori lo abbinano ancora a un PMSM sul secondo asse delle EV a doppio motore proprio per avere il meglio di entrambi: efficienza PM per la guida quotidiana, coppia ad induzione a richiesta per i momenti in cui serve davvero.
Entrambe le soluzioni descritte sono, in quasi tutte le EV di serie di oggi, motori a flusso radiale: il campo magnetico attraversa rotore e statore radialmente, come avviene fin dai primi motori elettrici. Una geometria meno comune, il flusso assiale, dispone invece un rotore sottile a forma di disco fra uno o due statori, con il campo che corre parallelo all’albero — un motore più piatto, a forma di frittella, che richiede meno materiale magnetico a parità di coppia e si integra più facilmente in un mozzo ruota o in un e-axle corto. Ancora confinata ad applicazioni di nicchia (la Mercedes-AMG One la usa nel suo sistema ibrido), è il terreno su cui puntano altri due progetti finanziati dall’UE, descritti più avanti.
L’inverter: il componente che fa funzionare tutto
Una batteria immagazzina solo corrente continua; un motore ha bisogno di corrente alternata a una frequenza che il guidatore controlla con il pedale dell’acceleratore. Questa traduzione avviene nell’inverter, un blocco di semiconduttori di potenza che accende e spegne la corrente continua della batteria migliaia di volte al secondo per sintetizzare una forma d’onda alternata della tensione e frequenza giuste — e fa l’operazione inversa durante la frenata rigenerativa, convertendo l’uscita in corrente alternata del motore di nuovo in corrente continua per ricaricare la batteria. Gli stessi semiconduttori sono diventati una corsa tecnologica a sé: gli interruttori al carburo di silicio (SiC) perdono nettamente meno energia rispetto ai più vecchi IGBT al silicio, motivo per cui gli inverter SiC sono ormai lo standard sulle EV orientate all’efficienza e ad alta tensione. Conta anche l’architettura di tensione — passare un pacco da 400V a 800V dimezza la corrente necessaria a parità di potenza, riducendo le perdite resistive sia nei cavi sia nell’inverter, ed è il motivo principale per cui le EV recenti possono accettare potenze di ricarica rapida DC molto più elevate senza che il cablaggio si surriscaldi.
Dove sta andando lo stato dell’arte: la ricerca europea 2Zero
Il motore elettrico non è una tecnologia conclusa — è oggetto di ricerca attiva finanziata dall’UE nell’ambito di 2Zero, la partnership «Towards zero emission road transport» co-programmata fra la Commissione Europea e l’industria automotive all’interno di Horizon Europe, sostenuta da circa €615M di fondi UE. La sua agenda di ricerca punta esplicitamente su «motori elettrici ad alta efficienza e basso costo per la circolarità e il basso uso di risorse rare» — in breve, motori che eguaglino l’efficienza di un PMSM senza la sua dipendenza dalle terre rare, estratte e raffinate quasi interamente fuori dall’Europa. Tre progetti finanziati sotto quel bando, tutti presenti su CORDIS (il database dei progetti di ricerca della Commissione Europea), mostrano dove sta andando concretamente questo sforzo:
- HEFT (2022-2026, €3,48M, coordinato da Mondragon Goi Eskola Politécnica, Spagna) sta sviluppando un concetto di motore che taglia il contenuto di terre rare del 60% e raggiunge oltre l’80% di riciclabilità, puntando comunque a un taglio del 20% delle perdite e a una densità di potenza sopra 7 kW/kg — progettato esplicitamente perché un motore EV di produzione di massa non debba più scambiare efficienza con indipendenza dai magneti.
- HiVEP (2025-2028, €4,98M, coordinato da RWTH Aachen, Germania) spinge la tensione del powertrain sopra gli 800V abbinandola a macchine elettriche prive di terre rare ottimizzate specificamente per l’alta tensione ed elettronica di potenza SiC, puntando a ricariche sotto i 10 minuti e a un taglio del 25% dei consumi energetici.
- GEN1200 (2024-2027, €5,0M, coordinato dall’Università di Gand, Belgio) va oltre sul piano architetturale, integrando motore, inverter e trasmissione in un unico e-axle costruito attorno a elettronica SiC a 1700V, progettato per supportare ricariche da 350kW restando compatibile con i caricatori a 400V e 800V di oggi.
- MAXIMA (2023-2027, €5,48M, coordinato da Arts et Métiers, Francia) e CliMAFlux (2024-2027, €4,70M, coordinato dall’Università di Gand, Belgio) percorrono invece la strada del flusso assiale, con l’obiettivo di portare il minor contenuto di magneti e la maggiore densità di potenza di questa geometria fuori dalle applicazioni di nicchia e dentro un motore automotive producibile in massa.
Nessuno di questi è un esperimento da laboratorio fine a sé stesso: tutti e tre sono consorzi industriali che includono case automobilistiche e fornitori di primo livello, con un orizzonte condiviso 2026-2028 perché i risultati raggiungano i programmi di produzione.
Perché conta oltre la scheda tecnica
La scelta fra PMSM e induzione, e i progressi di progetti come questi, non è un dibattito ingegneristico astratto: si riflette direttamente in tre aspetti che chi acquista un’auto vive concretamente. L’efficienza determina quanta dell’energia della batteria arriva su strada come autonomia invece che come calore. La dipendenza dalle terre rare è un’esposizione reale, di filiera e di costo, per l’intero settore, dato che la raffinazione del neodimio e degli elementi correlati è concentrata quasi interamente in un solo paese fuori dall’Europa. E la riciclabilità decide se il motore di un’EV rottamata nel 2035 diventerà materia prima per la prossima, oppure rifiuto. Il motore che gira silenzioso sotto il pianale di ogni EV che testiamo è dove tutte e tre queste domande stanno trovando davvero risposta.
Foto: © Car-Shooters