I MOTORI ELETTRICI

I primi veicoli a motore elettrico risalgono alla prima metà dell'Ottocento. Tuttavia tali veicoli erano caratterizzati da velocità di molto inferiori rispetto a quelle che potevano offrire i veicoli con motori a combustione interna. Inoltre, a causa della tecnologia ancora poco evoluta delle batterie ricaricabili, i tempi di ricarica erano assai più lunghi rispetto a quelli di un comune rifornimento di carburante.
I motori elettrici sono essenzialmente composti da due elementi, chiamati "rotore" e "statore", ciascuno dei quali è in grado di generare un campo magnetico. La "coppia motrice", che rende possibile il moto rotatorio dell'albero motore, è prodotta, infatti, dall'interazione dei due campi magnetici generati.
Tali campi magnetici possono essere generati dalla corrente elettrica che alimenta il rotore e lo statore. Nel caso di motori "brushless", cioè "senza spazzole", è invece solo lo statore ad essere alimentato dalla corrente elettrica, mentre il rotore genera il suo campo magnetico per mezzo di due o più magneti permanenti.
I motori elettrici possono funzionare in corrente continua (DC) o in corrente alternata (AC). Inoltre, questi motori possono essere del tipo "sincrono" oppure "asincrono".
Nei motori sincroni la velocità di rotazione dell'albero è strettamente legata alla frequenza della tensione di alimentazione, mentre nel motore asincrono la velocità di rotazione dell'albero è sempre inferiore rispetto alla velocità di rotazione del campo magnetico generato nello statore, in cui la velocità di rotazione del campo magnetico è legata alla frequenza della tensione di alimentazione.
La maggior parte dei veicoli elettrici adotta un motore sincrono e di tipo brushless, perché offre la possibilità di lavorare a diverse velocità e con carichi variabili. Oltre a ciò, questo tipo di motore consuma solitamente meno energia, che viene molto spesso fornita da batterie agli ioni di litio.
Per regolare la velocità del veicolo viene adoperato un "inverter", che risponde ai comandi del pedale dell'acceleratore variando la frequenza della corrente elettrica che alimenta il motore.
Infatti, oltre alla corrente continua proveniente dalla batteria, all'inverter arriva anche il segnale dell'acceleratore e la posizione del rotore rispetto allo statore. Da queste informazioni un controller presente nell'inverter stabilisce quale debba essere l'orientamento da dare al campo magnetico, regolando, così, la frequenza e l'intensità della corrente da inviare allo statore.
In altre parole, l'inverter consente di gestire l’erogazione della potenza sul motore elettrico del veicolo.
Quando, invece, il veicolo dovesse essere in decelerazione, si rende possibile un recupero di energia grazie alla presenza di un “raddrizzatore” che, lavorando al contrario dell'inverter, converte la corrente alternata prodotta dal motore in corrente continua, che va a ricaricare la batteria.
Grazie all'uso degli inverter e dell'elettronica di potenza si è riusciti a risolvere anche un grosso problema del motore sincrono: il problema dell’avviamento da fermo. Infatti, a causa dell'inerzia, l'albero del motore non riuscirebbe a seguire il campo magnetico rotante, rimanendo fermo.
Alla partenza, quindi, il motore viene alimentato con corrente continua, cioè a frequenza pari a zero, capace di generare una coppia di spunto in grado di avviare l'albero del motore. Poi, variandone la frequenza, si può impostare il regime di rotazione ricercato lavorando sulla frequenza della corrente elettrica e sulla velocità angolare dell'albero motore in perfetta “sincronia”.
Il rendimento di un motore sincrono brushless è più alto rispetto a quello dei motori a corrente continua asincroni e può arrivare anche al 98%. Questi motori, infatti, sono realizzati con un rotore di materiale ferromagnetico laminato e presentano un'inerzia rotorica molto bassa, permettendo di avere un controllo estremamente preciso e una buona rapidità in accelerazione.
Tra i vantaggi del motore sincrono brushless vi sono un ingombro contenuto, una maggiore resistenza meccanica e l'assenza di manutenzione periodica. Ciò è dovuto essenzialmente all’assenza di spazzole. Le scintille generate da un motore elettrico, difatti, usurano il motore stesso e producono “rumore magnetico” che può interferire anche con le comunicazioni radio.