Motore a magneti permanenti | Incredibile invenzione mai presa in considerazione

Il motore a magneti permanenti è un motore elettrico che utilizza dei magneti permanenti e il loro potere di avvolgimento sul campo per produrre energia a basso costo ed efficiente (anche a carico ridotto). Sono diffusi in ambito industriale, in particolare nel settore dei servoazionamenti, ma da anni vengono utilizzati anche nelle auto elettriche.

Motore a magneti permanenti. Perché è poco sfruttato dall’industria automobilistica?

Dunque, i tecnici sanno bene che con un motore a magneti permanenti è possibile ridurre i costi dell’energia elettrica. In più, grazie al magnetismo si può ottenere maggiore efficienza, specialmente in condizione di carichi ridotti. E per finire, un motore siffatto garantisce migliore rendimento in condizioni di velocità, specie per quelle “fisse”. La Tesla 3 e alcune auto elettriche prodotte dalla GM utilizzano infatti questo tipo di motore già da anni, di solito in combinazione con un classico motore elettrico. Eppure c’è ancora molta diffidenza su questa tecnologia. Cerchiamo di capire come mai.

Da un lato, è certo che, nell’ambito delle auto elettriche, i motori a magneti permanenti siano più efficienti dei motori a induzione o dei motori con avvolgimenti di campo. I magneti innescano il motore senza un dispendio reale di energia, e li tengono sempre in fase. Anche le prestazioni di un motore magnetico non sono tanto male. Quantitativamente, la differenza fra un motore a induzione e uno a magneti permanenti è minima. Ciò che frena i produttori è il materiale di base per dar vita al magnete, che è davvero costoso. Infatti i motori a magneti permanenti vengono prodotti con terre rare e altri materiali preziosi, come la ceramica.

Terre rare e ferriti dure

Le terre rare sono diciassette elementi chimici della tavola periodica classificati come metalli (lantanio, cerio, praseodimio, neodimio, eccetera…), che si ottengono dalla bastnasite, dalla monazite e dalla loparite. I metalli preziosi sono le ferriti dure, l’alnico, il samario cobalto e il ferro boro. Le ferriti dure, in definitiva, sono i materiali più usati per questi motori, perché sono quelli che costano di meno. Ma secondo molti studi questi materiali magnetici hanno un elevato impatto ambientale.

Bisogna sapere che per produrre le ferriti dure e il neodimio si generano rifiuti con una radioattività molto elevata rispetto alla radioattività naturale dei minerali. La Cina, il principale produttore di neodimio, ha dovuto rispondere a molte sanzioni internazionali e limitazioni nell’export, proprio perché l’estrazione è considerata altamente inquinante.

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Spesso, per produrre motori sincronici a magneti permanenti di buona qualità servono grosse quantità di metalli preziosi e terre rare. E si tratta di materie prime critiche, su cui la Cina ha una sorta di monopolio. La domanda è alta e le scorte sono scarse. Il neomidio è davvero poco, a detta degli analisti. Ecco perché le case automobilistiche dovranno trovare in fretta un materiale alternativo.

Come funziona un motore a magneti permanenti?

Il motore è costituito da rotori con magneti permanenti a terre rare interni. Questi motori generano un campo magnetico costante poiché il rotore ruota esattamente alla stessa velocità del campo magnetico generato dagli avvolgimenti dello statore indipendentemente dalla coppia richiesta all’albero.

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In pratica, le perdite legate alla magnetizzazione del rotore sono minime. Il che significa che non bisogna sfruttare troppa energia elettrica per produrre energia meccanica.