Tipi di motore elettrico di un’auto elettrica: i quattro che muovono davvero la tua EV

Non esiste “il motore elettrico”. Ne esistono quattro, e sono bestie diverse.

È la prima bugia da buttare via. Ci hanno venduto l’idea che un’elettrica monti una scatola silenziosa, pulita, universale, e che non conti chi la costruisce perché tanto fanno tutte la stessa cosa. Falso. Sotto il pianale della tua EV possono nascondersi quattro tecnologie radicalmente diverse, con compromessi di efficienza, di costo e persino di geopolitica che cambiano del tutto come si comporta l’auto, quanto dura e da chi dipende la fabbrica per non fermarsi. E quasi nessun costruttore te lo spiega, perché “motore sincrono a riluttanza assistito da magneti permanenti” non entra in uno spot da trenta secondi.

Apriamo la scatola. I quattro tipi, cosa fa bene ciascuno, cosa nasconde, e perché il motore della tua Tesla e quello di una Renault non sono neanche lontanamente lo stesso animale. E, visto che in Italia di questa storia si racconta sempre metà, partiamo proprio da chi in Europa ha fatto la scelta più coraggiosa molto prima degli altri.

Il ribelle senza magneti (EESM): la mossa che l’Italia dà per scontata agli altri

Cominciamo dalla fine, perché è qui che il racconto italiano zoppica. Quando si parla di motori elettrici senza terre rare, il merito viene quasi sempre appiccicato ai tedeschi di BMW. Peccato che il vero pioniere, in grande serie e da oltre un decennio, sia un altro: Renault.

L’idea è questa. Invece dei magneti permanenti, il rotore porta delle bobine alimentate in corrente continua tramite anelli striscianti. Il campo magnetico si genera su richiesta, solo quando lo accendi. Sì, tecnicamente è un motore a spazzole —suona da museo— ma i vantaggi schiacciano il pregiudizio. Si chiama motore sincrono a eccitazione esterna, EESM, o a rotore avvolto.

Renault ha iniziato a vendere EESM nel 2012 con la Zoe (e già nel 2011 sul Kangoo Z.E.), con quel primo motore sigla 5A da 57 a 100 kW. La seconda generazione, sigla 6A, è arrivata nel 2021 debuttando sulla Mégane E-Tech, più piccola, più leggera, fino a 160 kW. Oggi lo monta mezza gamma elettrica della casa —Scénic, Alpine A290, la Renault 5 e la Renault 4 col motore 6AK da 110 kW— e per farlo Renault ha brevettato un proprio processo di avvolgimento del rotore. Non è marketing improvvisato: è una scommessa industriale profonda più di dieci anni. BMW è salita a bordo dopo, con la sua quinta generazione eDrive e tutta la piattaforma Neue Klasse, e ne ha fatto una bandiera. Ma la bandiera l’aveva issata la Francia parecchio prima.

I vantaggi sono ghiotti. Indipendenza totale dalle terre rare, con tutto ciò che significa per non dipendere da Pechino. Un’impronta di carbonio intorno al 30% più bassa di un PMSM equivalente. E un dettaglio chiave, che condivide col motore a induzione: siccome il campo si spegne a volontà, non c’è nessuna resistenza residua quando vai in inerzia, cosa che lo rende particolarmente brillante in autostrada e sui lunghi percorsi, proprio dove il magnete permanente perde punti per quel trascinamento costante.

Il prezzo da pagare: sono un po’ più grandi, meccanicamente più complessi per via degli anelli striscianti che portano corrente al rotore, e devono alimentare quel rotore, un piccolo consumo extra. Ma il divario col magnete permanente si stringe ogni anno, e in certi cicli di guida dinamica un EESM ben progettato è già alle calcagna —o appena davanti— a un magnete permanente equivalente in efficienza. La scusa del “rende meno” regge sempre meno. E c’è un secondo capitolo in arrivo: la terza generazione Renault, il motore E7A sviluppato con Valeo, promette fino a 200 kW e architettura a 800 volt, con produzione di serie prevista a Cléon. La Francia non si ferma.

Il magnete permanente (PMSM): il più efficiente, e quello che più ti lega alla Cina

È quello che monta la stragrande maggioranza delle elettriche in vendita oggi. Il motivo è semplice: è il più efficiente che esista.

La meccanica è elegante. Il rotore porta magneti permanenti incastonati, di solito al neodimio. Lo statore genera un campo magnetico rotante e il rotore lo insegue perfettamente sincronizzato; da qui il “sincrono”. Siccome il campo del rotore è già “acceso” di fabbrica grazie ai magneti, il motore non spreca energia a generarlo né perde corrente per induzione. Niente scorrimento, niente perdite nel rotore.

Il risultato sono rendimenti tra il 95% e il 97%, e brillano soprattutto in città e a carico parziale, esattamente dove passi gran parte della tua vita al volante. Rispetto a un motore a induzione equivalente il vantaggio va dagli 8 ai 12 punti percentuali, e quella differenza si traduce dritta in autonomia. Per questo lo montano Tesla, la Ford Mustang Mach-E, la piattaforma Ultium di GM e praticamente chiunque voglia spremere la batteria.

Ora la lettera piccola. Quei magneti al neodimio dipendono dalle terre rare, e quello non è un mercato libero: la Cina raffina l’85% delle terre rare leggere del mondo e il 100% di quelle pesanti, e controlla oltre il 90% della produzione globale. Peggio: vende sempre meno materia prima e si tiene il prodotto di più valore —i magneti già fatti— per la propria industria. E mentre fa questo, è anche il primo produttore mondiale di auto elettriche: chi controlla il magnete controlla la partita. Quando monti un PMSM, la tua linea di produzione dipende dal fatto che a Pechino vada di venderti i magneti. Non è un dettaglio tecnico: è una spada sospesa sul collo, ed è la ragione per cui mezza industria europea sta cercando disperatamente un piano B.

E c’è un secondo peccato, più sottile. Un magnete permanente non si può spegnere. Anche quando l’auto viaggia in inerzia e il motore non spinge, il campo magnetico resta lì, generando correnti parassite e con esse una resistenza residua. Perdi un filo di energia solo perché il magnete esiste e non sa stare fermo.

Il motore a induzione (ASM): il muscolo economico che non deve niente a nessuno

Lo inventò Nikola Tesla nell’Ottocento. E, ironia della sorte, è il motore che rese famoso il marchio Tesla sulle prime Model S e Model X, con quegli 0-100 sotto i quattro secondi che chiarirono che un’elettrica poteva fare paura.

Qui il rotore non ha magneti né riceve corrente diretta. Lo statore crea il campo rotante, quel campo induce correnti nel rotore —una gabbia di barre di rame o alluminio, la classica “gabbia di scoiattolo”— e quelle correnti generano a loro volta un campo che insegue quello dello statore. Il trucco fisico, e il suo limite, è che il rotore va sempre un pelo indietro: gli serve quel ritardo, lo “scorrimento”, per funzionare. È asincrono per natura.

Dover costruire il campo del rotore bruciando energia gli mette un tetto: il rendimento massimo si ferma intorno al 90-93%, e peggiora a bassa velocità e carico parziale, proprio la guida urbana. In cambio offre tre carte non da poco: è robusto come un’incudine, economico da costruire e non usa un grammo di terre rare.

E ha un asso: senza magneti, quando non serve si diseccita del tutto e gira libero, senza quasi resistenza. Zero perdite in inerzia. Lì dove il magnete permanente trascina sempre, l’induzione riposa davvero. Tieni a mente questa idea, perché è la chiave della mossa successiva. Non è un caso, del resto, che Tesla abbia costruito la propria leggenda proprio su questo motore prima di cambiare strada: l’induzione ha dimostrato al mondo che un’elettrica poteva essere una belva, poi il marchio ha scelto l’efficienza per i modelli di volume. Due epoche, due motori.

La mossa da maestro: mescolare i due (il trucco che quasi nessuno spiega)

È qui che si capisce perché un’elettrica a doppio motore non monta due motori uguali. E perché non è un errore di magazzino, ma ingegneria fredda.

La Tesla Model 3 e la Model Y a doppio motore montano un motore a riluttanza sincrona assistito da magneti permanenti —il famoso IPM-SynRM— sull’asse posteriore, e un motore a induzione all’anteriore. Perché questo matrimonio di convenienza?

Perché ciascuno fa ciò che sa fare meglio. Quello dietro, a magnete permanente, è efficientissimo e lavora quasi sempre; queste auto viaggiano in modalità posteriore la gran parte del tempo. Quando l’anteriore a induzione non serve, si stacca e gira libero senza penalizzare il consumo, proprio perché non ha magneti che frenano. Quando chiedi potenza vera o trazione integrale su fondo scivoloso, entra. Efficienza quando conta, potenza quando serve, resistenza minima il resto del tempo.

Il motore posteriore merita una sosta, perché è un’idea bellissima. La riluttanza sincrona ha un rotore senza avvolgimenti e, nella forma pura, senza magneti: solo lamine di materiale magnetico disposte in modo che il rotore “preferisca” allinearsi al campo dello statore, come una bussola che cerca il nord. Tesla ci aggiunge dei magneti per rinforzarlo, da qui “assistito”. Il premio è un motore con pochissime perdite e coppia costante tenuta alta su un range di velocità amplissimo.

Il motore che quasi nessuno osa montare: la riluttanza commutata pura

C’è un quinto sospettato che merita una menzione, se non altro per spiegare perché non è nel tuo garage: la riluttanza commutata pura, l’SRM.

Sulla carta è un sogno da contabile. Niente magneti né avvolgimenti nel rotore, il motore più economico e robusto di tutti da costruire, regge temperature brutali e gira altissimo. Land Rover mostrò addirittura nel 2013 una flotta di prototipi Defender con un SRM da 70 kW al posto del diesel. E allora perché non lo monta quasi nessuno? Perché ha un vizio difficile da domare: la coppia esce a impulsi, non continua, e questo genera ondulazione di coppia, vibrazioni e un fischio che in un’auto che si vanta del silenzio è semplicemente inaccettabile. Domarlo richiede un’elettronica di controllo diabolica. Si ricerca molto, ma per oggi resta la promessa che non si concretizza.

Quindi, qual è il migliore?

Nessuno. Ed è la risposta che la pubblicità non ti darà mai, perché non vende.

Se vuoi massima autonomia ed efficienza in città, comanda il magnete permanente. Se cerchi robustezza, basso costo e zero dipendenza dalla Cina per fare il muscolo, l’induzione è tua amica. Se sei un costruttore sveglio, li mescoli in un doppio motore e tieni il meglio di ciascuno. E se ciò che ti toglie il sonno è non dipendere dal monopolio delle terre rare senza rinunciare all’efficienza, soprattutto in autostrada, l’EESM è la mossa lungimirante: la stessa che Renault ha visto arrivare più di dieci anni fa mentre gli altri guardavano altrove.

Ecco l’affondo finale, e non lo addolcisco: la prossima volta che un costruttore ti parla del “suo motore elettrico” con quella boccuccia di sufficienza, fagli la domanda che non vuole sentire. Quale dei quattro? E da chi dipende la tua fabbrica per costruirlo? Perché quella scelta non è casuale né neutra. Dietro ci sono calcoli di efficienza, di costo, di catena di fornitura e, sempre di più, di sovranità industriale. Il giorno che lo capisci, smetti di comprare l’auto dal dépliant e cominci a comprarla per quello che ha sotto. Che è tutto il punto.

Controlla di essere ancora vivo.