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Motore a doppio rotore e flusso radiale
Nuovo livello di prestazioni ed efficienza
La tecnologia dei motori a doppio rotore a flusso radiale sviluppata dall’azienda tedesca Deep Drive permette di incrementare significativamente l’efficienza, riducendo al contempo i costi dei materiali e della produzione.
Sebbene la batteria rappresenti indubbiamente il componente più importante di un’auto elettrica – poiché incide in modo determinante su prestazioni e costi di produzione – anche motori elettrici ottimizzati possono offrire una leva efficace per incrementare l’efficienza complessiva e ridurre i costi.
Un fattore chiave per l’efficienza di un veicolo elettrico sono le perdite lungo la catena cinematica nel ciclo di prova WLTP (Worldwide harmonized Light-duty Test Procedure). Mentre nella prima generazione di motori elettrici questi valori si attestavano ancora tra i 35 e i 40 Wh/km per un’auto di classe media, oggi i sistemi più moderni riescono a scendere fino a circa 25 Wh/km.
L’obiettivo a lungo termine di Deep Drive, produttore tedesco di motori elettrici, è ambizioso: raggiungere un consumo di 15 Wh/km. Il team tecnico dell’azienda si è formato durante gli studi al Politecnico di Monaco di Baviera e, dopo alcune esperienze professionali presso aziende come Bosch, Audi e Infineon, ha fondato Deep Drive nel 2021 con l’intento dichiarato di «rivoluzionare l’industria dei motori elettrici».
Deep Drive è sostenuta da diversi investitori del settore automobilistico e finanziario. Attualmente collabora con numerosi fornitori e case automobilistiche per le prime applicazioni di serie. Tra le partnership note figurano BMW i Ventures e Continental.
Per motivi di riservatezza, l’azienda preferisce non rivelare altre collaborazioni in corso, anche se si sa che sono già stati realizzati veicoli interni per clienti. Attualmente Deep Drive è impegnata nello sviluppo di un proprio veicolo per i test, e ulteriori progetti sarebbero già in fase di pianificazione, seppur non ancora definitivi.
Azionamento centrale o sul mozzo della ruota
Il nuovo motore elettrico sviluppato e brevettato da Deep Drive, il cosiddetto motore a doppio rotore a flusso radiale, offre due vantaggi principali: un aumento significativo dell’efficienza e una netta riduzione dei costi dei componenti, grazie al minor impiego di materie prime e a processi produttivi semplificati.
In un contesto in cui la pressione sui costi — dovuta soprattutto al prezzo delle batterie — rende difficile per i produttori adottare acciai di qualità superiore, magneti più performanti o architetture elettroniche più complesse, la soluzione proposta da Deep Drive si presenta come un’alternativa altamente vantaggiosa.
Il concetto del doppio rotore a flusso radiale costituisce la base delle due principali linee di prodotto dell’azienda: motori per mozzi ruota (in-wheel) e trasmissioni centrali (central drive). Secondo Deep Drive, entrambe le soluzioni stanno attirando un notevole interesse da parte dell’industria automobilistica.
Mentre la linea Central Drive offre la trasmissione centrale più efficiente attualmente disponibile per veicoli elettrici, i sistemi in-wheel sono pensati per concetti di veicolo alternativi e innovativi.
Deep Drive dichiara per il sistema Central Drive (CSD) valori massimi di coppia pari a 430 Nm e potenza fino a 230 kW (312 CV). Per l’azionamento nel mozzo, i valori sono rispettivamente 1’250 Nm e 80 kW (109 CV). L’efficienza è stimata al 95,3% per la trasmissione centrale e al 96% per il sistema in-wheel, con un peso complessivo di circa 68 kg e 25 kg rispettivamente.
Indipendentemente dalle priorità delle case automobilistiche — che si tratti di layout della trazione o di concept del veicolo — una maggiore efficienza si traduce sempre in un vantaggio competitivo: più autonomia o, in alternativa, un peso ridotto del veicolo, con conseguente miglioramento della dinamica di guida.
Due in uno
A differenza del motore a flusso radiale convenzionale, il nuovo motore elettrico di Deep Drive è dotato di due rotori che si muovono rispettivamente all’interno e all’esterno dello statore. Questo principio dei «due motori in uno» permette un utilizzo più efficiente dei materiali attivi, garantendo così un aumento significativo sia dell’efficienza che della coppia erogata.
Tra le innovazioni fondamentali vi sono l’avvolgimento dell’albero autoportante e resistente alla torsione, dotato di una conduttura di contatto a spirale, e il sistema di raffreddamento integrato, disposto assialmente e progettato per raffreddare simultaneamente motore elettrico e convertitore. I magneti permanenti sono incollati ai rotori; nel rotore interno sono ulteriormente fissati tramite un sottile manicotto in fibra di carbonio.
Nonostante i diametri relativamente elevati dei rotori, il motore è in grado di raggiungere velocità superiori a 20.000 giri/min. Secondo il produttore, l’eliminazione delle perdite dello statore comporta un miglioramento dell’efficienza particolarmente evidente in condizioni di carico ridotto, con un risparmio energetico fino al 30% nel ciclo di guida WLTP.
Inoltre, grazie al doppio traferro e al braccio di leva più lungo del rotore esterno, il motore, molto silenzioso, fornisce circa il 30% di coppia in più rispetto a un motore convenzionale a rotore singolo. L’inverter in carburo di silicio, che consente di raggiungere rendimenti superiori al 98%, è disposto assialmente dietro l’avvolgimento.
Auto elettriche sensibili al prezzo
Oltre a una maggiore efficienza, la tecnologia Deep Drive offre anche vantaggi in termini di costi, poiché consente un notevole risparmio di materiale per le lamine elettriche e la massa magnetica, nonché una produzione più economica. Inoltre, grazie alle maggiori superfici di raffreddamento, è possibile mantenere più basse le temperature dei magneti, rendendo superfluo l'uso di materiali costosi come le terre rare disprosio e terbio.
Uno studio condotto dall'azienda svedese Sedrive e dal Politecnico di Torino afferma che la tecnologia dei motori a doppio rotore di Deep Drive potrebbe rappresentare una svolta rivoluzionaria per i veicoli elettrici. Lo studio, che ha valutato efficienza, costi, sostenibilità, peso e prestazioni, mette a confronto le attuali topologie dei motori elettrici.
La tecnologia a doppio rotore ha ottenuto risultati migliori rispetto al motore sincrono a magneti permanenti, al motore a eccitazione separata e persino al motore a flusso assiale in termini di efficienza della catena cinematica, peso del materiale attivo e costi dei materiali. Deep Drive prevede di ricevere un ordine per la produzione in serie entro i prossimi 18 mesi. L'inizio della produzione è previsto per il 2028, ma sono ipotizzabili applicazioni in piccole serie già in precedenza.
Testo Stephan Hauri / Immagini zVg