Nei compressori per il condizionamento dell'aria dei veicoli elettrici ad alta velocità, la scelta del magnete del rotore raramente è solo una decisione basata sui costi.
Entro il 2026, si prevede che i motori dei compressori funzioneranno più velocemente, in modo più silenzioso e più a lungo che mai. Allo stesso tempo, le piattaforme dei veicoli richiedono un controllo NVH più rigoroso, una maggiore efficienza sotto carichi parziali e prestazioni stabili in ampi intervalli termici.
Al centro di tutti questi vincoli si trova una scelta fondamentale: il materiale del magnete del rotore.
La scelta del grado del magnete sbagliato può compromettere la stabilità termica. Specificare eccessivamente le prestazioni magnetiche può creare stress strutturale. Concentrarsi solo sul prodotto energetico può aumentare involontariamente l’NVH.
La selezione del magnete del rotore, nei moderni compressori per veicoli elettrici, è una decisione ingegneristica a più variabili.
Perché il materiale magnetico è più importante nei compressori per veicoli elettrici
Rispetto ai motori di trazione, i motori dei compressori:
Operare a velocità continue più elevate
Sperimenta cicli di avvio frequenti
Corri vicino a frequenze acustiche sensibili alla cabina
Affrontare forti variazioni termiche (da ambiente + carico di refrigerante)
A causa di questo profilo operativo, i magneti del rotore devono bilanciarsi:
Forza magnetica
Stabilità termica
Robustezza meccanica
Sensibilità ai costi
Stabilità dell'offerta
Un magnete che funziona perfettamente in applicazioni industriali a bassa velocità potrebbe guastarsi o deteriorarsi in condizioni di compressore di veicoli elettrici.
Tipi di magneti più comuni nei rotori dei compressori dei veicoli elettrici
1. NdFeB (neodimio ferro boro)
La scelta dominante nei moderni compressori per veicoli elettrici.
Punti di forza:
Punti deboli:
Sensibile all'aumento della temperatura
Rischio di smagnetizzazione parziale a temperature elevate del rotore
Maggiore esposizione ai costi delle terre rare
Nei compressori ad alta velocità superiori a 12.000 giri/min, i magneti NdFeB devono spesso essere abbinati a rivestimenti di alta qualità e sistemi di ritenzione sicuri per garantire stabilità a lungo termine.
2. Gradi NdFeB per alte temperature
Nel 2026, molti programmi di compressori specificano gradi di alta temperatura (ad esempio, livelli H, SH, UH).
Questi materiali:
Offrire una migliore coercività intrinseca
Ridurre il rischio di smagnetizzazione irreversibile
Forniscono una migliore stabilità del flusso in condizioni elevate
Tuttavia, una maggiore coercività riduce in genere leggermente il prodotto energetico massimo, costringendo a compromessi in termini di dimensioni o efficienza.
I progettisti devono determinare se il margine termico o le prestazioni elettromagnetiche di picco hanno la priorità più alta.
3. Magneti in ferrite
Occasionalmente considerato per piattaforme basate sui costi.
Vantaggi:
Limitazioni:
La ferrite è generalmente inadatta per compressori per veicoli elettrici premium o con vincoli di spazio.
La temperatura: la variabile più fraintesa
Le prestazioni del magnete dipendono profondamente dalla temperatura.
Due parametri critici:
All'aumentare della temperatura del rotore:
Se la temperatura del magnete si avvicina ai limiti critici, anche brevemente, può verificarsi una smagnetizzazione parziale. Ciò può portare a:
Questo è il motivo per cui la selezione del magnete deve essere valutata insieme alla modellazione termica del rotore, non isolatamente.
Considerazioni sull'alta velocità: integrità meccanica del magnete
Ad alta velocità di rotazione, il materiale del magnete deve resistere allo stress centrifugo.
I fattori importanti includono:
NdFeB è intrinsecamente fragile, rendendo la rottura del magnete un potenziale rischio di guasto in caso di stress elevato o assemblaggio improprio.
I rotori dei compressori ad alta velocità spesso combinano:
Rinforzo manica (inossidabile o composito)
Spessore di incollaggio controllato
Lavorazione precisa del magnete
Come discusso in Progettazione del rotore ad alta velocità per compressori di climatizzazione per veicoli elettrici , la strategia di ritenzione del magnete e la scelta del materiale devono essere allineate.
Grado del magnete e prestazioni NVH
Molti ingegneri si concentrano solo sulla costante di coppia e sull’efficienza.
Tuttavia, il grado del magnete influenza anche:
Una densità di flusso eccessivamente aggressiva può aumentare l'ondulazione della forza elettromagnetica, peggiorando il comportamento NVH.
In alcuni casi, la scelta di un grado energetico leggermente inferiore migliora le prestazioni acustiche senza sacrificare la capacità del compressore nel mondo reale.
Questa interazione tra le caratteristiche del magnete e il comportamento acustico è strettamente connessa alla dinamica NVH analizzata nell'articolo associato sull'influenza dello statore e del rotore.
Rischio di smagnetizzazione in caso di indebolimento del campo
Sebbene i motori dei compressori funzionino generalmente entro intervalli di velocità controllati, alcune condizioni transitorie possono esporre i magneti a stress di smagnetizzazione avversi.
Possibili fattori di rischio:
Temperatura ambiente estrema
La corrente dell'inverter è elevata
Picchi imprevisti di pressione del refrigerante
Controllare le irregolarità
La selezione del grado del magnete esclusivamente in base alle condizioni operative nominali potrebbe trascurare questi scenari limite.
I margini di progettazione conservativi sono sempre più preferiti dagli OEM che mirano a obiettivi di durabilità a lungo termine.
Stabilità della catena di fornitura nel 2026
Oltre alla fisica ingegneristica, la selezione dei magneti comporta anche implicazioni in materia di approvvigionamento.
I prezzi dei materiali delle terre rare rimangono sensibili alle fluttuazioni geopolitiche e dell’offerta. I programmi di compressori con cicli di produzione lunghi devono considerare:
Alcuni produttori ora valutano più fornitori di qualità magnetiche durante lo sviluppo per ridurre i rischi futuri.
I team guidati dall'ingegneria, come quelli di Modar Motor, spesso integrano la valutazione dell'approvvigionamento dei magneti direttamente nelle prime decisioni di progettazione del rotore per ridurre al minimo la volatilità a valle.
Rivestimento e protezione dalla corrosione
Nei compressori dei veicoli elettrici, i magneti operano in ambienti parzialmente sigillati ma non sono immuni da:
I rivestimenti comuni includono:
Il guasto dei sistemi di rivestimento può portare a:
La scelta del rivestimento del magnete deve essere convalidata in condizioni ambientali reali del compressore, non solo in base agli standard di laboratorio.
La selezione del magnete è una decisione a livello di sistema
Il materiale del magnete non può essere selezionato indipendentemente da:
Strategia della manica del rotore
Progettazione del percorso termico
Caricamento magnetico dello statore
Strategia di equilibrio
Stack di tolleranza dell'assieme
I motori dei compressori ad alte prestazioni richiedono una progettazione elettromagnetica e meccanica coordinata fin dall'inizio dello sviluppo.
È spesso qui che avviene la differenziazione: non nell'avere magneti più forti, ma nell'applicare il magnete giusto per il giusto campo operativo.
Errori comuni nella selezione del magnete del rotore
Gli ingegneri a volte:
Scegli il grado BHmax più alto senza convalida termica
Ignorare il margine di smagnetizzazione alla massima temperatura
Affidati esclusivamente ai dati di catalogo invece che alla simulazione completa del rotore
Sottovalutare l'importanza del rivestimento
Ottimizza per il prototipo anziché per la coerenza della produzione a lungo termine
Queste sviste spesso emergono durante i test di resistenza piuttosto che durante la convalida iniziale.
Guardando al futuro: l’ingegneria dei magneti nell’era dei veicoli elettrici
Entro il 2026, la scelta dei magneti del rotore del compressore dei veicoli elettrici non sarà più una semplice scelta di approvvigionamento di materiali. Si tratta di una variabile ingegneristica critica che influenza:
Efficienza
NVH
Affidabilità
Costo a vita
Compattezza del sistema
I programmi motori di maggior successo sono quelli in cui il materiale magnetico viene valutato non solo attraverso la simulazione elettromagnetica, ma simultaneamente attraverso lenti meccaniche, termiche e di produzione.
Alla fine, la selezione del magnete del rotore dipende meno dai materiali 'più resistenti' e più da un giudizio ingegneristico equilibrato.
