Strategia BMW per mobilità elettrica e soluzioni Tesla

BMW Group iX5, iX6 e iX7 avranno motori elettrici e batterie Gen6.
I modelli della Neue Klasse utilizzeranno un motore sincrono ad eccitazione esterna (EESM) da 200 o 300 kW e un motore asincrono (ASM) da 120 o 180 kW per la trazione anteriore. BMW afferma che i costi di produzione possono essere ridotti del 20% rispetto agli attuali motori elettrici.
https://www.bmwblog.com/2025/04/04/bmw-ix5-ix6-ix7-gen6-batteries-motors/

Ma cosa significa in soldoni l'uso di queste tecnologie e soprattutto che vantaggi porteranno?

Motore Asincrono (ASM) – Chiamato anche motore a induzione trifase, è basato su un rotore a gabbia di scoiattolo (barre conduttrici in alluminio o rame collegate in corto circuito) e su uno statore avvolto in cui scorre corrente alternata trifase. Il campo magnetico rotante generato dallo statore induce correnti nel rotore, producendo a sua volta un campo magnetico rotorico che insegue quello statorico ma con un leggero sfasamento (slip)​Questa differenza di velocità tra campo statorico e rotore (da cui il termine asincrono) genera la coppia motrice. Il motore è auto-avviante e la velocità del rotore aumenta fino a che lo slip è sufficiente a sostenere la coppia richiesta. L’elettronica di controllo consiste in un inverter che modula la frequenza e l’ampiezza della corrente trifase per controllare velocità e coppia; si utilizzano strategie di controllo vettoriale (FOC) per gestire separatamente la componente di magnetizzazione e la componente di coppia della corrente statorica. I materiali principali sono rame (o alluminio) per gli avvolgimenti statorici e la gabbia rotorica, e laminazioni di acciaio per il circuito magnetico. Non sono presenti magneti permanenti, quindi il motore è privo di terre rare.

Motore Sincrono a Eccitazione Esterna (EESM) – È un motore sincrono in cui il campo magnetico di rotore è generato non da magneti permanenti, ma da elettromagneti alimentati elettricamente (avvolgimenti di eccitazione in corrente continua sul rotore)​.
Il rotore gira in sincronia col campo magnetico statorico (nessuno slip in condizioni stazionarie), mantenuto “agganciato” grazie al campo magnetico rotorico controllabile. L’alimentazione della bobina di rotore può avvenire tramite spazzole e anelli di contatto (slip rings) oppure mediante un sistema di eccitazione senza contatto (ad esempio un trasformatore rotante induttivo o capacitivo)​
In pratica, gli avvolgimenti rotorici sostituiscono i magneti permanenti dei motori sincroni tradizionali, permettendo di regolare direttamente l’intensità del campo di eccitazione​
Lo statore è analogo a quello di altri motori AC, con avvolgimenti di rame alimentati in AC trifase da un inverter di trazione. L’elettronica di controllo include sia un inverter trifase per lo statore (come per gli ASM o i PMSM) sia un convertitore DC dedicato a fornire corrente continua regolabile al rotore. I materiali principali sono rame per gli avvolgimenti di statore e rotore, acciaio per il circuito magnetico, e (se presenti) spazzole in grafite/rame per trasferire la corrente al rotore. Anche qui non si usano magneti permanenti, evitando quindi l’uso di terre rare​.

Quindi come in precedenza anticipato con notizie in tal senso, BMW sviluppa tecnologie che non usano le terre rare che soffrono come sappiamo di diversi problemi geopolitici.

Tesla è un caso emblematico di utilizzo e trade-off tra motori asincroni e sincroni a magneti permanenti nell’ambito della mobilità elettrica. La prima Tesla Roadster e le Model S/Model X iniziali impiegavano motori a induzione (ASM) progettati per offrire elevata affidabilità e eliminare la dipendenza dai magneti (all’epoca molto costosi).

A partire dal 2017-2018, con la Model 3, Tesla ha introdotto i motori sincroni a magneti permanenti nei propri veicoli. In particolare, la Model 3 e la Model Y a doppio motore adottano un PMSM (di tipo a magneti interni, IPM) sull’asse posteriore e mantengono un ASM sull’asse anteriore​.
Questa combinazione è stata scelta per sfruttare i vantaggi di entrambi: il motore posteriore PMSM fornisce alta efficienza e densità di potenza nelle condizioni di marcia più frequenti (garantendo migliore autonomia), mentre l’anteriore ASM può essere disattivato nei percorsi a bassa richiesta di potenza, evitando perdite per trascinamento magnetico; entra in azione solo quando serve potenza extra o trazione integrale, beneficiando della sua capacità di sovraccarico temporaneo. Il risultato è un sistema AWD molto efficiente: ad andature costanti l’auto usa quasi solo il motore posteriore (PMSM) con rendimenti sopra 90-95%, mentre l’ASM anteriore resta freddo e non introduce perdite. Quando si richiede accelerazione brusca o trazione su fondi a bassa aderenza, l’ASM anteriore viene alimentato istantaneamente fornendo coppia aggiuntiva. Tesla ha ottenuto così un notevole incremento di autonomia rispetto a un sistema dual-induction tradizionale, stimabile in un +5-10% di efficienza in ciclo combinato grazie all’uso del PMSM posteriore.

Va comunque notato che Tesla sta esplorando l’eliminazione delle terre rare anche nei PMSM: nel 2023 ha annunciato che la prossima generazione di motori Tesla non utilizzerà terre rare pur restando a magneti permanenti​.
Ciò suggerisce l’uso di nuovi tipi di magneti (ad esempio magneti al ferro senza neodimio, o composizioni alternative come il ferrite potenziato o magneti al nitruro di ferro) oppure un cambio di tecnologia verso motori a riluttanza o a eccitazione esterna. L’obiettivo dichiarato è mantenere prestazioni pari o superiori all’attuale standard PMSM senza l’uso di NdFeB, riducendo dipendenza dalla filiera cinese e l’impatto ambientale dell’estrazione di terre rare​.

Sarà molto interessante vedere gli sviluppi futuri: una cosa è chiara, Tesla è sempre tecnologicamente avanti e finora è stata in grado di adattarsi ad esse ed ai mercati, e si stanno avvicinando anche altri produttori con l'uso di tecnologie innovative anche su questo campo dei motori.