Perché il motore elettrico fischia?

Tecnologie per veicoli elettrici
Autore: Deniz Erkan
Creazione: 24 Ottobre 2026

Il sibilo del motore elettrico non è un mistero, ma la firma musicale di forze magnetiche e frequenze di commutazione dell'invertitore che salgono rapidamente insieme.

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Il canto del motore elettrico è la combinazione di due sorgenti fisiche: i toni elettromagnetici generati dalle forze magnetiche all'interno del motore e il suono di commutazione ad alta frequenza dell'inverter; a questi si aggiunge il contributo meccanico del riduttore e dei cuscinetti. Accelerando, l'intensità del canto aumenta perché questi toni traslano in frequenza in proporzione ai giri. I produttori ammorbidiscono questo suono con la commutazione a spettro diffuso, la riduzione attiva del rumore e il sound design, oppure lo modellano deliberatamente.

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Il rumore da commutazione si genera tipicamente nell'intervallo 5-15 kHz, cioè nella zona a cui l'orecchio umano è più sensibile.
Un calcolo esemplificativo: a 4500 giri/min, la 24ª armonica produce un tono di 1800 Hz.
La commutazione a spettro diffuso distribuisce l'energia del rumore tonale nello spettro di frequenza, abbassando il livello di picco.
Nell'UE, dal 2014 è obbligatorio il segnale acustico artificiale (AVAS) a basse velocità.

Quando avviate un motore a combustione interna, la fonte del suono è indiscutibile: scoppi, scarico, movimento meccanico. Quando invece salite a bordo di un veicolo elettrico, la maggior parte dei rumori familiari scompare, lasciando il posto a un canto acuto, tonale, che sale rapidamente con la velocità. Questo suono è così caratteristico che molti presuppongono che provenga dal motore stesso. In parte hanno ragione; ma la parte davvero interessante della storia è che una quota significativa del suono è opera non del motore, ma dell'elettronica di potenza che lo alimenta. Dal punto di vista ingegneristico, questo canto non è la prova di un guasto, bensì la prova acustica del corretto funzionamento del sistema.

Da dove viene il suono del canto in un veicolo elettrico?

Elektrikli motorun ötmesi tesadüf değil; besleme frekansının katlarındaki titreşimler metal gövdeyi bir enstrüman gibi çalar.

L'origine del canto si riassume in tre voci principali. La prima è il rumore elettromagnetico: la corrente elettrica che entra nel motore genera un campo magnetico tra rotore e statore; questo campo provoca oscillazioni delle forze nel traferro e le forze oscillanti fanno vibrare il corpo del motore. Ogni struttura che vibra emette suono. Il carattere di questo rumore è costante e tonale, perché la sua frequenza è determinata direttamente dalla frequenza elettrica di alimentazione e dai suoi multipli, cioè dalle armoniche.

La seconda sorgente è l'inverter. L'elettronica di potenza che converte la corrente continua della batteria nella corrente alternata adatta al motore funziona aprendo e chiudendo i transistor a velocità molto elevate. Questa operazione di commutazione genera rumore attorno alla frequenza di commutazione e ai suoi multipli; le misurazioni indicano che questo intervallo corrisponde tipicamente alla banda di 5-15 kHz. Il nostro orecchio è proprio sensibile in questa fascia - per questo il canto di un veicolo elettrico può risultare fastidioso anche se la sua energia acustica assoluta è bassa. Le oscillazioni di forza generate dalla commutazione creano anche vibrazioni strutturali; aggiungono una finezza percepibile insieme al suono. (Questa finezza in realtà filtra anche nell'abitacolo: gli effetti di tre diverse tecniche PWM su rumore, vibrazione e rigidità sono misurabili singolarmente.)

La terza voce è il rumore meccanico: il riduttore e i cuscinetti. I motori elettrici, a differenza dei motori a combustione interna, possono salire a decine di migliaia di giri, quindi questi componenti ruotano a regimi molto elevati. Nei motori a magneti permanenti la fonte del suono elettronico uniforme che accompagna la velocità è generalmente l'applicazione all'azione dell'onda di commutazione dell'inverter; in alcuni motori si nota un noto tono elettromagnetico di ordine 8, e una forma lieve è del tutto normale.

Come fa la frequenza di commutazione a determinare il suono?

Per capire la firma sonora dell'inverter occorre guardare la logica del PWM - Modulazione di Larghezza di Impulso. I transistor si aprono e chiudono a una frequenza fissa, e a ogni ciclo si modifica il tempo di conduzione (duty cycle) per regolare la tensione media fornita al motore. Ciò che arriva all'orecchio è proprio questo processo di commutazione: un suono "iii" a tono costante, dal carattere elettronico. In molti veicoli elettrici questo breve tono costante udibile prima dell'accelerazione è esattamente il suono normale del funzionamento del circuito PWM; poi, man mano che il veicolo accelera, il tono sale.

Lo scorrimento del tono con il regime di rotazione è una conseguenza aritmetica. La frequenza elettrica applicata al motore aumenta in modo proporzionale al regime e le forze elettromagnetiche vibrano alle armoniche di questa frequenza. Facciamo un esempio concreto: un'armonica di ordine 24 a 4500 giri/min corrisponde a 1800 Hz. Questi componenti tonali generano, dalle forze magnetiche nel traferro, rumore sia tonale sia a banda larga. Quindi il fatto che il tono del suono percepito salga con la velocità non è un difetto, ma una necessità fisica.

Dal punto di vista ingegneristico esiste una tensione tra mantenere fissa la frequenza di commutazione e renderla variabile. Una frequenza fissa rende prevedibile il filtraggio delle interferenze elettromagnetiche (EMI); ma fa sì che un rumore tonale, acuto e fastidioso resti sempre nello stesso punto. Le strategie PWM a frequenza di commutazione variabile si usano invece per ridurre sia le perdite di commutazione dell'inverter sia il rumore del sistema. Questo equilibrio è ancora un campo di sviluppo attivo; tra le soluzioni tecniche brevettate di recente figurano nuovi metodi che controllano dinamicamente le frequenze di commutazione dell'inverter per migliorare la qualità del suono.

Ingranaggi e cuscinetti: il rumore meccanico

Nel veicolo elettrico il cambio è in genere un riduttore a un solo stadio, ma dal punto di vista acustico non è affatto un compito banale. Le due cause principali del rumore degli ingranaggi sono l'errore di trasmissione e la vibrazione da attrito sulla superficie dei denti. Quando i denti entrano in contatto, il contatto metallo-metallo si combina con micro-deviazioni sotto carico e la vibrazione risultante viene trasmessa dal telaio all'abitacolo. L'olio maschera parzialmente il suono creato da questo contatto; per questo non sorprende che, con il freddo, la viscosità dell'olio cambi e il suono risulti più evidente al mattino.

Sul fronte della progettazione l'arma più efficace sono gli ingranaggi elicoidali. A differenza degli ingranaggi diritti, i denti elicoidali creano un contatto graduale e consecutivo, e questa morbidezza di transizione riduce in modo evidente il rumore. è uno dei metodi standard per ridurre il rumore nelle trasmissioni dei veicoli elettrici.

I cuscinetti, invece, fanno parte del suono per due motivi. Dal punto di vista meccanico, la fonte dell'acuto stridio possono essere i cuscinetti del motore o il gruppo dentale del riduttore; un aumento del livello sonoro o un cambiamento del carattere è un buon indicatore precoce della salute dei cuscinetti. Dal punto di vista elettrico, nei motori azionati dall'invertitore la commutazione ad alta frequenza può causare danni elettrici alle sedi dei cuscinetti - ovvero questi componenti sono sia la fonte del suono sia il soggetto della storia raccontata dal suono. Il caratteristico sibilo emesso dai motori sotto carico indipendentemente dal carico stesso fa parte di questo contributo meccanico; il rumore della ventola di raffreddamento dipende invece dal regime del motore ma è indipendente dal carico.

Il tipo di motore cambia il carattere sonoro?

La risposta breve: sì, in misura misurabile. Nei motori sincroni a magneti permanenti il campo magnetico del rotore è già pronto in funzione dei magneti, non dell'induttanza dello statore; ciò garantisce maggiore efficienza e densità di coppia. Grazie alla possibilità di generare coppia costante senza oscillazioni nel ciclo della coppia, questi motori possono essere progettati molto silenziosi e con basse vibrazioni. D'altra parte i motori a magneti permanenti devono necessariamente funzionare con un invertitore - cioè il suono di commutazione è sempre presente. In questi motori le due cause principali di vibrazioni e rumore sono i fattori elettronici e meccanici; le combinazioni di poli e pilastri, cioè la corrispondenza tra il numero di poli del rotore e il numero di scanalature dello statore, sono il punto focale delle ricerche NVH.

I motori asincroni invece generano il campo magnetico del rotore per induzione; in generale sono più grandi, più pesanti e meno efficienti, ma hanno un basso costo. Anche il loro carattere sonoro è di conseguenza diverso: possono essere udite componenti aggiuntive legate alla frequenza di scorrimento. L'effetto della progettazione del motore sul suono non si limita al tipo di motore; parametri di progettazione come l'inclinazione del rotore, le scanalature dello statore e del rotore e la larghezza dell'apertura delle scanalature determinano direttamente la forma dell'onda di forza nel traferro e sono considerati tra i metodi classici di riduzione del rumore.

Spread spectrum: la tecnica che frammenta il suono

Una delle soluzioni più eleganti al rumore tonale di origine da commutazione è la tecnica di commutazione a spettro espanso, le cui basi teoriche risalgono al 1992. La logica è semplice: moduli deliberatamente la frequenza di commutazione dell'invertitore entro una piccola banda. Così l'energia del rumore accumulata a una frequenza fissa si distribuisce su uno spettro più ampio e il picco di energia su ogni singola frequenza diminuisce. L'orecchio percepisce un tono a banda stretta come molto più fastidioso; tollera invece facilmente un ronzio leggero a banda larga. La tecnica è stata dimostrata anche nella riduzione delle EMI nelle alimentazioni a commutazione; può eliminare il rumore udibile all'uscita e ridurlo notevolmente all'ingresso.

Il ruolo di questa tecnica nel mondo dei veicoli elettrici sta crescendo. Negli autoveicoli elettrici le alte tensioni e il denso numero di chip rendono il sistema particolarmente sensibile alle interferenze elettromagnetiche; sono state sviluppate anche tecnologie con sensori intelligenti che rilevano questa sensibilità e la riducono. I metodi di qualità del suono che controllano dinamicamente la frequenza di commutazione sono un'estensione della stessa filosofia dello spread spectrum: invece di un tono costante e prevedibile, un rumore distribuito nello spettro o posizionato in modo dinamico.

Riduzione attiva del rumore e sound design consapevole

Esistono anche tecnologie che cercano di eliminare completamente il suono. Il principio della riduzione attiva del rumore è classico: vengono prodotte onde sonore di uguale ampiezza ma in fase opposta alla sorgente di rumore, e le due onde si annullano a vicenda. Nell'auto elettrica il compito di questo approccio è diverso rispetto a quello di un veicolo con motore a combustione interna. Il classico rumore del motore è già assente; l'energia acustica del rumore ad alta frequenza dei motori elettrici è relativamente bassa. Per questo motivo i sistemi moderni monitorano costantemente il rumore ambiente di strada, vento e pneumatici che entra nell'abitacolo e generano un'onda controfase. Molti produttori offrono soluzioni complete in questo settore; in alcuni modelli il sound design attivo non si limita a sopprimere il rumore, ma aggiunge all'abitacolo anche un carattere sonoro deliberato.

E il suono all'esterno? Poiché il rumore del motore elettrico è basso, a basse velocità i pedoni potrebbero non sentire la presenza del veicolo. Per questo motivo i segnali acustici artificiali - AVAS - progettati per segnalare ai pedoni la presenza dei veicoli ibridi ed elettrici sono diventati uno standard: un suono di hovering prodotto dagli altoparlanti a basse velocità, che ricorda il movimento dell'aria. L'UE ha collegato questi suoni alla sua decisione che li ha resi obbligatori nel 2014; anche negli Stati Uniti il suono artificiale è obbligatorio al di sotto di determinate velocità. Il sound design si sta sviluppando come disciplina che unisce questo obbligo di sicurezza all'esperienza utente - ed è anche qui che ogni marca trova l'opportunità di creare la propria firma acustica.

Quando il fischio è normale e quando è un problema?

Una regola approssimativa: un fischio tonale, uniforme e che segue la velocità è normale. Il tono che sale con l'accelerazione è lo spostamento di frequenza naturale delle armoniche elettromagnetiche; un fischio elettronico a intonazione costante è il suono di lavoro dell'invertitore. Le seguenti situazioni meritano invece di essere ascoltate:

se il fischio è appena comparso o è salito in modo evidente rispetto a prima,
se al suono si accompagnano vibrazioni o perdita di potenza,
se il carattere del suono cambia in modo imprevisto con velocità e carico.

Questi sintomi indicano il lato meccanico - in particolare i cuscinetti e il gruppo riduttore. Il monitoraggio del livello di rumore è un modo pratico e senza fatica per controllare lo stato dei cuscinetti; far controllare il suono con test dB permette di intervenire prima che il guasto si aggravi.

Sorgente sonora	Carattere	Rapporto con la velocità
Forze elettromagnetiche	Tonalità, con armoniche	La frequenza varia con i giri
Commutazione dell'invertitore	Fischio elettronico, banda di 5-15 kHz	Dipende dalla frequenza di commutazione
Riduttore a ingranaggi	Ronzio degli ingranaggi	Si scala con il rapporto di trasmissione
Cuscinetti	Intonazione alta, a volte con danni elettrici	Aumenta con i giri, il cambiamento è un segnale di guasto
Ventola di raffreddamento	Fruscio della ventola / hum	Aumenta con la velocità, indipendente dal carico

Il fischio non è un difetto, ma un ambito di progettazione

Il fischio del motore elettrico non è l'errore di un singolo componente; è la sovrapposizione dei contributi delle forze elettromagnetiche, della commutazione dell'inverter, degli ingranaggi e dei cuscinetti. Ogni progresso sul fronte ingegneristico - spread spectrum, frequenze di commutazione variabili, ingranaggi elicoidali, cancellazione attiva del rumore - riduce la pressione di questo suono nell'abitacolo o lo modella consapevolmente. La prossima volta che accelererete su un veicolo elettrico, ascoltando il tono che si sente, saprete ormai cosa state ascoltando: non il motore, ma la firma acustica di un intero sistema.