Liefhebbers van verbrandingsmotoren realiseren zich vaak niet dat er meerdere soorten elektromotoren bestaan. Wat wel klopt, is dat de werking van elektromotoren grotendeels hetzelfde is, ongeacht de technologie. Hierdoor spelen factoren zoals rijplezier en mechanische eigenschappen die typisch zijn voor verbrandingsmotoren (zoals soepelheid onderin en kracht bovenin) nauwelijks een rol.
Er bestaan verschillende soorten elektromotoren: synchroon met permanente magneten, asynchroon en met bekrachtiging (ook wel geëxciteerd genoemd). Maar waarom kiezen fabrikanten voor verschillende technologieën als het resultaat grotendeels hetzelfde lijkt? In werkelijkheid maken deze motoren wel degelijk een verschil, vooral op het gebied van energieverbruik en productiekosten. Hier zijn de belangrijkste kenmerken van deze motoren, samen met hun voor- en nadelen.
De synchrone motor
Bij een synchrone motor is de rotatiesnelheid van de rotor perfect afgestemd op de frequentie van de voedingsstroom naar de stator. De draaisnelheid van de uitgaande as is daardoor recht evenredig met die frequentie, wat de motor zijn naam “synchroon” geeft.
Advertentie – lees hieronder verder
Synchrone motoren zijn ideaal wanneer een constante rotatiesnelheid nodig is, zoals bij industriële toepassingen (bijvoorbeeld generatoren). In auto’s worden ze populair vanwege hun eenvoudige ontwerp en hoge energie-efficiëntie (93%). Dit is een belangrijk voordeel, zeker in een tijd waarin batterijcapaciteit en actieradius vaak beperkt zijn.
Toch hebben ze ook nadelen: ze zijn duurder om te produceren en verliezen aanzienlijk aan efficiëntie bij hoge rotatiesnelheden. Het is dus verstandig om deze motoren niet te belasten met langdurig hoge snelheden.
Wat met permanente magneten?
Synchrone motoren worden vaak aangeduid als “permanente magneet”-motoren. Maar wat houdt dat in? Het is eigenlijk een specifieke variant van de synchrone motor en momenteel de meest gebruikte technologie in elektrische auto’s.
Wat is het verschil? Bij deze motoren worden permanente magneten gebruikt om een stabiel magnetisch veld te creëren, in plaats van elektromagnetische spoelen. Dit betekent dat het magnetisme behouden blijft zonder extra voeding. Hierdoor werken de magneten als drijvende kracht voor de rotor tijdens het draaien, terwijl een conventionele synchrone motor een externe voeding nodig heeft om te starten.
Permanente-magneetmotoren zijn populair vanwege hun hoge efficiëntie (dankzij het vervangen van spoelen door magneten), compacte formaat en lage onderhoudsbehoeften, aangezien ze nauwelijks slijtage vertonen (vooral door het ontbreken van borstels). Maar dat is nog niet alles. Ze leveren ook meer kracht, wat ideaal is voor zware elektrische voertuigen. Tot slot is ook hun werkingsbereik voordelig. Ze bieden uitstekende prestaties over de hele rotatiecurve, wat gunstig is voor de actieradius. De enige beperking? Hun hogere kosten, veroorzaakt door het gebruik van zeldzame aardmetalen zoals neodymium.
De asynchrone motor
De asynchrone motor, ook bekend als inductiemotor, wordt minder vaak in auto’s gebruikt, al zet Tesla hem in voor zijn Dual Motor-modellen. Het werkingsprincipe is gebaseerd op magnetische inductie: een vaste stator genereert een roterend magnetisch veld, dat een elektrische stroom opwekt in de bewegende rotor.
De naam “asynchroon” verwijst naar het feit dat de rotor niet even snel draait als het magnetische veld van de stator. Er is een verschil (ook wel slip genoemd) tussen de rotorsnelheid en de snelheid van de magnetische flux. Bovendien zijn de rotor en stator niet mechanisch met elkaar verbonden, wat bijdraagt aan de eenvoud en duurzaamheid van dit type motor.
De sterkte van asynchrone motoren is dat ze solide, betrouwbaar en goedkoop zijn, wat ze aantrekkelijk maakt. Het perfecte gereedschap? Niet helemaal, want hun rendement ligt aanzienlijk lager dan die van synchrone motoren: ongeveer 80% tegenover 93%.
Bekrachtigingsmotoren
De bekrachtigingsmotor behoort ook tot de synchrone motorfamilie, maar wordt minder vaak toegepast in de automobielsector. Het verschil zit in de werking: de rotor is niet van nature gepolariseerd, zoals bij magneten, en moet daarom elektrisch worden bekrachtigd. De beweging ontstaat door een elektrische stroom die door een speciale wikkeling loopt: de bekrachtigingswikkeling.
Er zijn twee soorten bekrachtigingsmotoren: de afzonderlijk bekrachtigde motor en de zelfbekrachtigde motor. Bij de eerste wordt de bekrachtigingsstroom geleverd door een externe bron, onafhankelijk van het hoofdcircuit. Bij de tweede wordt het magnetische veld opgewekt door de stroom uit het hoofdcircuit, vaak via speciale wikkelingen.
Hoewel het principe complexer lijkt dan bij andere motoren, biedt het een belangrijk voordeel: betere controle over snelheid en koppel. Bovendien is de rotor goedkoop en vraagt hij weinig kritische mineralen. De efficiëntie bereikt een indrukwekkende 90%. Toch kent dit type motor een nadeel: het genereert meer warmte, wat kan leiden tot snellere slijtage en frequenter onderhoud.
En morgen? De synchrone motor met variabele reluctantie!
Een andere categorie synchrone motoren zijn de variabele reluctantiemotoren, een relatief nieuw concept dat steeds meer aandacht krijgt, met name van Tesla en Toyota. Bij deze motoren ontstaat de beweging niet door een magnetisch veld van permanente magneten of koperen spoelen, maar door de variabele geometrie van ferromagnetische materialen.
De rotor bestaat volledig uit plaatstaal, terwijl de wikkelingen zich in de stator bevinden. Een geavanceerd circuit stuurt de magnetische flux door de rotor door de reluctantie, oftewel het pad van de magnetische flux, dynamisch aan te passen.
Het grootste voordeel van deze motor is het hoge rendement (95%) en de lage bedrijfstemperaturen. Bovendien is hij goedkoop te produceren, wat Tesla zeker zal aanspreken. Het nadeel? De complexe aansturing, die de aantrekkingskracht kan verminderen. Een technologie om in de gaten te houden!
Op zoek naar een auto? Zoek, vind en koop het beste model op Gocar.be
