Perché i motori nella ruota non si sono ancora diffusi?

Il motore nella ruota è un'architettura di trazione in cui il motore elettrico è posizionato direttamente nel mozzo della ruota, eliminando tutti gli organi di trasmissione come cambio, differenziale e alberi di trasmissione. Nonostante i suoi vantaggi siano molto forti sulla carta, non si è diffuso fino a oggi nelle automobili elettriche di produzione di serie a causa della massa non sospesa aumentata, della difficile gestione termica, dei problemi di tenuta e degli alti costi.

Come Funziona il Motore nella Ruota?

Il principio si basa sull'induzione elettromagnetica, come in ogni motore elettrico. Un controllore di fase regola la temporizzazione della corrente negli avvolgimenti dello statore; il campo magnetico rotante generato in base ai segnali provenienti dai sensori di posizione interagisce con i magneti permanenti del rotore e fa ruotare il rotore, ovvero la ruota. Non esiste una catena composta da frizione, cambio, differenziale e albero di trasmissione; la potenza viene trasmessa alla ruota nel punto in cui viene generata.

Un motore nella ruota moderno è molto più di una semplice unità di trazione. Trazione diretta, frenata rigenerativa, recupero energetico insieme alla frenata a attrito, controllo elettronico della velocità differenziale e raffreddamento ad aria o ad acqua si uniscono tutti nella stessa custodia compatta. Sul fronte del controllo emergono due approcci: i motori con sensori Hall offrono un controllo molto preciso a bassi regimi, mentre i motori senza sensori stimano la posizione del rotore misurando la forza elettromotrice inversa (BEMF) e faticano a produrre coppia a regimi molto bassi.

Strutture con Rotore Esterno e Rotore Interno

Nei motori nella ruota esistono due architetture fondamentali. Nella struttura con rotore esterno, il rotore che circonda la ruota ruota a bassi regimi - circa 1.000–1.500 giri/min - e offre una trazione diretta e silenziosa; la struttura è semplice ma la densità di potenza è limitata. La struttura con rotore interno instead funziona ad alti regimi fino a 10.000 giri/min e riduce questo regime alla velocità della ruota attraverso un cambio planetario a rapporto fisso. Il gruppo di ingranaggi interposto consente di produrre la stessa potenza con un motore più piccolo e leggero; gli ingranaggi planetari compatti rendono i tipi con rotore interno seriamente competitivi in termini di densità di potenza. Il dibattito sulla scelta dell'architettura continua ancora: semplicità o densità di potenza?

Anche la tecnologia degli avvolgimenti è un'altra variabile che determina la densità di potenza. I fili di rame rettangolari a forma di forcina, denominati hairpin, consentono una disposizione molto più fitta rispetto agli avvolgimenti con fili rotondi, una migliore dissipazione del calore e, di conseguenza, una maggiore densità di potenza. Ottenere più potenza da un dato volume è il modo più diretto per facilitare il compito del motore nello spazio ristretto all'interno della ruota.

Perché l'architettura è così interessante? Parti eliminate e vantaggi ottenuti

Trasferire il motore alle ruote in un'automobile elettrica semplifica radicalmente la struttura meccanica. Frizione, cambio, differenziale e albero di trasmissione scompaiono completamente; questo azzera le perdite meccaniche nella catena di trasmissione. La coppia viene trasmessa direttamente alla ruota, senza giunti intermedi - né cardanici né omocinetici - e risponde nello stesso istante in cui lo fa il piede del guidatore.

L'effetto della semplificazione si legge ancora più chiaramente nell'elenco:

• Grazie alla trazione indipendente di ogni ruota, la trazione anteriore, posteriore e 4x4 permanente si realizzano facilmente con un'unica architettura.
• Il volume riservato al motore e al cambio all'interno del telaio si libera; lo spazio qui diventa capacità per passeggeri, bagaglio o batteria aggiuntiva.
• Poiché il numero di parti mobili diminuisce, il funzionamento diventa più silenzioso e si riducono l'usura meccanica e la necessità di manutenzione.
• Poiché il peso è distribuito sui quattro angoli, il baricentro si abbassa e ciò contribuisce alla stabilità.

Sul fronte dell'efficienza i conti tornano a favore: rispetto a un sistema con motore centrale, i veicoli elettrici con motore ruota offrono una maggiore efficienza complessiva del sistema e minori perdite meccaniche. Un veicolo semplificato meccanicamente è anche, dal punto di vista elettrico, molto più intelligente - perché la coppia dei quattro motori può essere gestita in modo indipendente su scala di millisecondi.

Il problema della massa non sospesa: Il peso affidato al controllo della sospensione

Il costo più discusso del motore ruota è il suo contributo alla massa non sospesa. La massa sospesa è quella trasportata dalla carrozzeria, mentre la massa non sospesa è quella gestita direttamente da ruota e sospensione, che non passa attraverso la molla. Quando il motore viene spostato all'interno del cerchio, questa seconda massa aumenta sensibilmente e le conseguenze diventano misurabili: aderenza, comfort di marcia, sensibilità della sospensione e durata dei componenti ne risultano compromessi.

La fisica è semplice e impietosa. L'aumento della massa non sospesa indebolisce la capacità della ruota di seguire il profilo della strada, amplifica il carico dinamico della ruota e l'oscillazione della sospensione, e accentua il modulo di risonanza secondario nella banda di circa 7-10 Hz, peggiorando il comfort. Sebbene, a causa dell'effetto filtrante della distanza dall'asse, l'impatto di questo fenomeno sulla carrozzeria vari da veicolo a veicolo, ogni chilogrammo in più non controllato dalla sospensione si paga alla fine nello pneumatico a contatto con la strada.

A questo punto esiste anche un'opinione contraria, che non andrebbe ignorata. I produttori della tecnologia sostengono che l'effetto della massa non sospesa sia esagerato e che una sospensione ben tarata e ammortizzatori attivi possano compensare in gran parte questo effetto. Tuttavia, gli studi sottoposti a revisione degli ultimi anni confermano che l'aumento della massa non sospesa amplifica in modo misurabile il carico dinamico della ruota e l'oscillazione della sospensione. Il quadro realistico è il seguente: il problema non è insormontabile, ma nemmeno da sottovalutare - il rimedio è possibile solo con una progettazione delle sospensioni più avanzata e più costosa.

Gestione termica e tenuta: L'ambiente ostile dentro la ruota

La trappola del calore in un alloggiamento ristretto

cioè è un problema tecnicamente risolvibile, ma ogni soluzione aggiunge costi e peso. Dentro la ruota, invece, lo stesso motore opera in un alloggiamento ristretto, riscaldato dal calore dei freni ed esposto agli schizzi della strada. In quest'area dissipare il calore è difficile; il surriscaldamento prima riduce l'efficienza del motore, poi degrada rapidamente l'isolamento e può arrivare a causare guai fino al cortocircuito nei componenti elettronici. La soglia critica è chiara: oltre 140 °C i magneti permanenti possono perdere la loro magnetizzazione - ossia una singola salita prolungata sotto carico può indebolire il motore in modo permanente. Il carico aggiuntivo che la massa non sospesa impone ai freni aumenta ulteriormente il calore prodotto. La direzione della soluzione è nota: canali di raffreddamento a liquido, dissipatori di calore avanzati e materiali per avvolgimenti a bassa resistenza. La dissipazione termica di un motore dentro ruota di grande capacità di classe 35 kW con il suo sistema di raffreddamento interno è stata verificata sperimentalmente; quindi un problema tecnicamente risolvibile, ma ogni soluzione aggiunge costi e peso.

La battaglia delle guarnizioni: Acqua, polvere e vibrazioni

Il secondo problema ambientale è la tenuta. Il motore si trova dentro un componente che gira alla velocità del veicolo; circondato da umidità, polvere, fango, acqua salata e vibrazioni continue. Mentre ogni componente sopra le sospensioni è in qualche modo protetto da questo ambiente, il motore dentro la ruota combatte sulla linea esterna del paraurti. Il compito della guarnizione richiede un equilibrio bidirezionale: garantendo un'elevata tenuta, non deve aggiungere perdite per attrito al componente rotante. Per questo le guarnizioni dei motori dentro ruota sono progettate su misura per ridurre le perdite per attrito a velocità crescenti; geometrie di guarnizioni scalabili e sistemi di tenuta che espellono all'esterno il calore dell'attrito mantenendo bassa la temperatura della guarnizione vengono sviluppati a livello di brevetto.

Anche le analisi dei guasti confermano i risultati: l'effetto della massa non sospesa sulla dinamica di guida, le difficoltà di tenuta e l'acustica sono tra le fonti di guasto più evidenti nei motori dentro ruota. C'è anche una dimensione economica: il mozzo della ruota è una delle zone più esposte ai danni da incidente; quando subisce danni, il componente da riparare non è più un semplice cerchione, ma un'costosa unità che ospita al suo interno il motore, l'elettronica di potenza e le guarnizioni. Non sorprende che il costo di un sistema ad alta efficienza, leggero e con quattro motori alle ruote sia ancora elevato.

Confronto con il motore centrale: Il conto delle due architetture

Oggi quasi tutte le automobili elettriche sulle strade utilizzano un'architettura con uno o due motori centrali. In questa disposizione il motore e il riduttore si trovano sull'assale, in una zona protetta dalla carrozzeria; offrono una catena produttiva matura, una gestione termica collaudata e una massa non sospesa accettabile. Il motore dentro ruota, invece, svolge lo stesso compito con quattro unità compatte e si assume le difficoltà elencate sopra. Sintetizzare le differenze in una tabella è la cosa più opportuna:

Questa tabella spiega anche perché la tecnologia rimane ancora confinata nelle nicchie. Nel mondo delle biciclette e degli scooter elettrici il motore nel mozzo è già diventato standard grazie alla sua semplicità e al basso costo; nella mobilità leggera la massa non sospesa e il carico termico rappresentano un problema molto più piccolo rispetto all'automobile. Alla scala dell'automobile, invece, i conti cambiano: man mano che crescono massa, potenza ed energia frenante, anche i quattro problemi si aggravano nella stessa proporzione.

Torque Vectoring: Il Punto di Forza Più Potente della Tecnologia

Tra i vantaggi del motore integrato nella ruota, quello meno discusso è la capacità di controllo. Quando ogni ruota ha il proprio motore, applicare una coppia diversa alle diverse ruote è una questione di parametri software. Il torque vectoring accelera la ruota esterna e rallenta quella interna in curva, fornendo un aiuto alla svolta del veicolo e migliorando in modo significativo la tenuta di strada. Non è necessario un differenziale meccanico; il differenziale elettronico regola in modo indipendente le velocità delle ruote interne ed esterne in curva.

Anche le strategie di controllo stanno maturando: combinando torque vectoring integrato e sterzo anteriore attivo, è stato sviluppato il controllo della stabilità per i veicoli elettrici con motori nelle ruote. D'altro canto resta un punto interrogativo negli ambienti ingegneristici su come l'accelerata crescente complessità del controllo e la potenza di calcolo richiesta dagli algoritmi di controllo della trazione e di vectoring influiranno sul costo del sistema. In sintesi, il punto di forza più potente della tecnologia è anche la giustificazione del suo sottosistema più complesso.

Si Sta Aprendo la Finestra della Diffusione? Quadro Attuale

La storia procede in modo curioso e ciclico. Il primo brevetto per un motore elettrico nel mozzo fu depositato nel 1884, il brevetto per una bicicletta elettrica con motore nel mozzo della ruota anteriore nel 1895, e nel 1899 fu sviluppata una delle prime automobili ibride che combinava un motore a benzina con un motore nel mozzo a quattro batterie. Quindi la tecnologia è coeva all'automobile; i problemi di massa non sospesa e di batterie che la frenarono ai primissimi tempi attendono invece una soluzione da più di un secolo.

Oggi il quadro ha iniziato a muoversi. Negli ultimi anni un produttore ha annunciato un sistema di motore integrato nella ruota pronto per la produzione, destinato ad entrare in produzione di serie nel 2026, e nell'autunno 2025 ha presentato un nuovo motore nel mozzo da 220 kW di potenza, comunicando che un produttore europeo prevede di utilizzare questa tecnologia su un'automobile sportiva elettrica. La tecnologia di motore entro ruota, omologata da un fornitore concorrente e utilizzata su veicoli di produzione, ha accumulato oltre 1,5 milioni di miglia su più di 100 veicoli in condizioni di prova; la stessa azienda ha presentato a ottobre 2025 un nuovo modello dedicato ai veicoli elettrici ad alte prestazioni. Una soluzione di trazione entro ruota con smorzamento integrato esposta al CES 2026 è stata interpretata come una risposta al noto problema del carico sul cuscinetto ruota della tecnologia.

Le proiezioni sul lato mercato vanno lette con cautela. Le stime pubblicate per il mercato dei motori entro ruota prendendo il 2026 come anno base variano in un ampio intervallo tra circa 2,17 e 4,55 miliardi di dollari; gli obiettivi al 2034 si collochano, a seconda della previsione, in una fascia di 31-70 miliardi di dollari, con un tasso di crescita annuo previsto tra il 28% e il 41%. Questa dispersione mostra che il mercato non si è ancora stabilizzato in termini di definizione e perimetro - ma la direzione è la stessa in ogni previsione: verso l'alto. Una recente rassegna sottoposta a peer review riassume la situazione: nonostante i vantaggi di spazio ed efficienza, i motori entro ruota a trazione diretta non sono ancora stati integrati in modo diffuso nei veicoli elettrici.

Perché Non Ci Sono Quattro Motori Entro Ruota in Ogni Auto Elettrica?

La risposta non sta in una frase, ma in quattro punti: massa non sospesa, calore, tenuta e costo. Il motore centralizzato risolve questi quattro problemi in un colpo solo; in cambio paga un po' di efficienza meccanica e flessibilità di confezionamento. Il motore entro ruota fa invece un baratto opposto: guadagna in assenza di perdite di trasmissione, volume di pacchetto e capacità di vettorizzazione della coppia; in cambio complica il progetto delle sospensioni, porta all'estremo l'ingegneria termica e di tenuta e alza il costo dei componenti.

Al 2026 la tecnologia si trova sulla soglia della produzione di serie: le prime applicazioni omologate sono state realizzate, i sistemi pronti per la produzione sono stati annunciati e sono state prodotte risposte ingegneristiche alle classiche vulnerabilità come il carico sul cuscinetto e la gestione termica. La chiave della diffusione non è una singola invenzione; sono la sospensione adattiva economica che compensa la massa non sospesa, la produzione che raggiunge le economie di scala e l'appetito al rischio dei costruttori automobilistici a convergere nello stesso punto. Quando quella convergenza si verificherà, l'architettura di trasmissione dell'automobile, rimasta immutata per l'ultimo secolo, verrà rinnovata radicalmente per la prima volta.

Fonti

• Types, Pros & Cons - What is a Hub Motor & How Does It Work
• Principle, Advantages & Disadvantages of Hub Motor
• In-Wheel Motors and Unsprung Mass. Does It Matter?
• Making the Case for In-Wheel Motors
• Evaluation of the Unsprung Mass Effect on Ride Comfort of In-Wheel Motor Vehicles
• Temperature Field Analysis and Heat Dissipation of In-Wheel Motors
• Hub Motors' Heat Dissipation Problems and Solutions
• Sealing the Future of In-Wheel Motors: Low Friction and Maximum Protection
• Critical Review of Direct-Drive In-Wheel Motors in Electric Vehicles
• Protean Electric presenta il nuovo motore a mozzo ruota da 220 kW
• Elaphe Propulsion Technologies
• Mercato dei motori nella ruota
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• I motori elettrici nella ruota tornano a riscuotere interesse