Asynchronní motor

Asynchronní motor, označovaný také jako indukční motor, je elektrický stroj, v němž rotující magnetické pole pevně uložených statorových vinutí indukuje v rotoru elektrické proudy, a ty pak vytvářejí vlastní magnetické pole rotoru. Své uplatnění si vydobyl tím, že nabízí pozoruhodně jednoduchý a odolný způsob, jak měnit elektrickou energii na otáčivý pohyb bez jakýchkoli permanentních magnetů, kartáčů nebo kovů vzácných zemin. Poprvé jej v 80. letech 19. století předvedli Nikola Tesla a Galileo Ferraris, načež se stal pracovním koněm průmyslu, a do osobních vozů se vrátil v plné parádě ve chvíli, kdy si jej Tesla zvolila pro původní Model S.

Princip stojí na elektromagnetické indukci. Třífázový střídavý proud přivedený do statorových vinutí vytváří magnetické pole, které obíhá kolem motoru rychlostí danou frekvencí napájení. Uvnitř tohoto pole se nachází rotor, typicky takzvaná klec veverky tvořená hliníkovými nebo měděnými tyčemi spojenými nakrátko na obou koncích. Protože se rotor otáčí o něco pomaleji než pole, siločáry protínají tyče a indukují v nich proudy; tyto indukované proudy vytvářejí vlastní pole, které pak statorové pole strhává s sebou. Rozdíl rychlostí pole a rotoru se nazývá skluz a je nezbytný: bez skluzu by se neindukoval žádný proud a nevznikl by žádný točivý moment.

Pro řidiče a celé vozidlo je hlavní předností asynchronního motoru jeho odolnost a nízká cena. Bez magnetů, které by mohly demagnetizovat, a s rotorem, který je v zásadě jen odlitek, snadno snáší teplo i vysoké otáčky a je levný na výrobu z běžně dostupných materiálů. Další praktickou výhodou je to, že jakmile měnič přestane napájet stator, rotor sám o sobě žádné magnetické pole nenese, a tak vytváří téměř nulový odpor. Motor se může volně protáčet, čímž odpadají parazitní ztráty, kterými trpí stroj s permanentními magnety v okamžiku, kdy se otáčí bez napájení.

Právě tato schopnost volně se protáčet vysvětluje, proč se asynchronní motory často objevují na přední nápravě dvoumotorových elektromobilů s pohonem všech kol. Vůz krouží převážně na účinnějším motoru s permanentními magnety vzadu a asynchronní motor využívá jen pro dodatečnou trakci nebo zrychlení, přičemž ten se po zbytek doby protáčí se zanedbatelnými ztrátami. Jednotlivé varianty se liší zejména materiálem rotoru a provedením vinutí, přičemž verze s měděným rotorem obětuje něco z ceny ve prospěch vyšší účinnosti.

Hlavní slabinou je účinnost při lehkém ustáleném zatížení. Udržování pole rotoru vyžaduje neustále indukovat proudy, což v rotoru vede k odporovým ztrátám ve formě tepla, takže asynchronní motor je při běžné klidné jízdě obvykle o několik procentních bodů méně účinný než srovnatelný motor s permanentními magnety (PMSM). Při stejném výkonu může být také o něco větší a těžší. Jeho chování plně určuje měnič, který tvaruje frekvenci a amplitudu dodávaného proudu, takže obě komponenty je třeba chápat jako jeden ucelený pohonný systém, nikoli odděleně.