Asynkronmotor (induktionsmotor)

En asynkronmotor, også kaldet en induktionsmotor, er en elektrisk maskine, hvor det roterende magnetfelt fra de stillestående viklinger inducerer elektriske strømme i rotoren, og disse strømme skaber til gengæld rotorens egen magnetisme. Den findes, fordi den tilbyder en bemærkelsesværdig enkel og robust måde at omdanne elektrisk energi til rotation på uden hverken permanente magneter, kul eller sjældne jordarter. Først demonstreret af Nikola Tesla og Galileo Ferraris i 1880'erne blev den industriens arbejdshest, og den vendte tilbage i rampelyset i personbiler, da Tesla valgte den til den oprindelige Model S.

Princippet bygger på elektromagnetisk induktion. Trefaset vekselstrøm, der føres til statorviklingerne, frembringer et magnetfelt, som fejer rundt i motoren med en hastighed bestemt af forsyningens frekvens. Rotoren, typisk et 'egernbur' af aluminium- eller kobberstænger, der er kortsluttet i hver ende, sidder inde i dette felt. Fordi rotoren drejer en smule langsommere end feltet, skærer feltlinjerne hen over stængerne og inducerer strømme i dem; disse inducerede strømme danner deres eget felt, som statorfeltet trækker med rundt. Denne forskel i hastighed mellem felt og rotor kaldes slip, og den er afgørende: uden slip ville der hverken være induceret strøm eller drejningsmoment.

For føreren og køretøjet ligger asynkronmotorens styrke i holdbarhed og pris. Uden magneter, der kan miste deres magnetisme, og med en rotor, der knap er andet end et støbestykke, tåler den varme og høje omdrejninger godt og er billig at bygge af rigeligt forekommende materialer. En yderligere praktisk fordel er, at når inverteren holder op med at forsyne statoren, bærer rotoren ingen magnetisme af sig selv og giver derfor næsten ingen modstand. Motoren kan rulle frit, hvilket undgår de tab, en permanentmagnetmaskine lider, når den drejer uden strøm.

Netop denne frihjulsegenskab forklarer, hvorfor asynkronmotorer ofte sidder på foraksen i el­biler med to motorer og firehjulstræk. Bilen kører på en mere effektiv permanentmagnetmotor bagi og kalder kun på asynkronmotoren for ekstra trækkraft eller acceleration, mens den resten af tiden får lov at dreje med ubetydeligt tab. Varianterne adskiller sig især i rotorens materiale og viklingernes udformning, idet kobberrotorudgaver ofrer en smule pris for bedre effektivitet.

Den største ulempe er effektiviteten ved let, jævn belastning. At opretholde rotorfeltet kræver, at der hele tiden induceres strømme, hvilket giver resistiv opvarmning i rotoren, så en asynkronmotor er generelt nogle få procentpoint mindre effektiv end en tilsvarende permanentmagnetmotor i daglig, blid kørsel. Den kan også være en anelse større og tungere for en given ydelse. Dens opførsel styres helt af inverteren, der former frekvensen og amplituden af den tilførte strøm, så de to komponenter må betragtes samlet som ét drivsystem og ikke hver for sig.