23 maggio 2023
Come funziona?
Esattamente come i motori a combustione, anche i motori elettrici non sono tutti uguali e hanno caratteristiche differenti in base all'utilizzo. In questo articolo cercheremo di spiegare in modo semplice ed esaustivo la composizione e il principio di funzionamento del motore di un'auto elettrica, elencandone pregi, difetti e curiosità.
Anche se entrambi hanno la stessa funzione, si può dire che il motore a benzina e il motore elettrico siano due entità diametralmente opposte: il primo sfrutta l'energia termica prodotta da un'esplosione di combustibile trasformandola poi in energia cinetica. Il secondo, invece, non prevede combustione, eccezion fatta per le scintille prodotte dallo sfregamento delle spazzole metalliche (se presenti).
Il motore elettrico infatti sfrutta i campi magnetici prodotti da un rotore e da uno statore che, se alimentati da corrente continua (DC) o corrente alternata (AC) dipendendo dal tipo di motore, generano la coppia motrice. Questi due elementi devono necessariamente essere dotati di un inverter, elemento che converte la corrende da AC/DC a Corrente Trifase. Quest'ultimo ovviamente cambia se la corrente è AC o DC, poichè deve veicolare l'energia in modo differente.
Spesso sentiamo parlare di motori "sincroni" e "asincroni", ma qual è la differenza?
▷ Nel motore sincrono la velocità di rotazione dell’asse è strettamente vincolata dalla frequenza della tensione di alimentazione.
▷ Nel motore asincrono la velocità di rotazione dell’asse è sempre minore della velocità di rotazione del campo rotante legata alla frequenza della tensione di alimentazione.
Gran parte delle auto elettriche montano motori sincroni a magnete permanente (brushless), grazie alla loro capacità di lavorare con carichi variabili a diverse velocità e al loro ridotto consumo di corrente.
Il nome dice tutto: invece di utilizzare le classiche spazzole metalliche, questo motore ha un rotore a magneti permanenti (tipo calamite) e uno statore alimentato dalla corrente che genera un campo magnetico rotante, che a sua volta genera la coppia motrice.
I vantaggi di questo sistema sono innumerevoli:innanzitutto, l'assenza di attrito azzera il rumore, le scintille prodotte dalle spazzole e l'usura di queste ultime (poiché assenti), eliminando così la manutenzione periodica. Il motore brushless può funzionare a corrente continua o alternata, grazie a un “controller” che gestisce la trasformazione. Il rendimento del motore sincrono a magneti permanenti Brushless arriva fino al 98%, superando i motori a corrente continua asincroni. Questo grazie a un rotore ferromagnetico laminato con un’inerzia rotorica molto bassa che conferisce un controllo estremamente preciso e rapidità in accelerazione. Anche sul tema efficienza questo motore è il migliore perché può funzionare con un fattore di potenza unitario, mentre un motore con rotore alimentato a corrente arriva all’85 percento.
Infine, questi motori sono indistruttibili: possono viaggiare per decenni e percorrere milioni di Km senza la minima usura. E poi sono compatti, tanto da entrare in un borsone da palestra.
Tramite l’inverter viene gestito il funzionamento del motore elettrico sincrono. Mentre il motore ruota, per generare la rotazione del campo magnetico nello statore si utilizza un’elettronica dedicata, l’inverter appunto, con a bordo alcuni transistor di potenza pilotati da un microcontrollore.
All’inverter arriva, oltre alla corrente DC continua dalla batteria dell’auto, il segnale dal pedale dell’acceleratore e la posizione del rotore rispetto allo statore in base al quale determina l’orientamento da dare al campo magnetico. Con questi parametri l’inverter regola frequenza e intensità della corrente da inviare allo statore.
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