Aszinkronmotor (indukciós motor)

Az indukciós motor, más néven aszinkronmotor olyan villamos gép, amelyben az álló tekercsek forgó mágneses tere a forgórészben elektromos áramokat indukál, és ezek az áramok hozzák létre magának a forgórésznek a mágnesességét. Azért létezik, mert rendkívül egyszerű és strapabíró módot kínál a villamos energia forgómozgássá alakítására, mégpedig állandó mágnesek, kefék és ritkaföldfémek nélkül. Először Nikola Tesla és Galileo Ferraris mutatta be az 1880-as években, és az ipar igáslovává vált, majd a személyautókban akkor tért vissza a figyelem középpontjába, amikor a Tesla az eredeti Model S-be választotta.

Az elv az elektromágneses indukción nyugszik. Az állórész tekercseire vezetett háromfázisú váltakozó áram olyan mágneses teret hoz létre, amely a tápfeszültség frekvenciája által meghatározott sebességgel söpör körbe a motorban. A forgórész – jellemzően alumínium- vagy rézrudakból álló, mindkét végén rövidre zárt „mókuskalitka” – ezen a téren belül helyezkedik el. Mivel a forgórész némileg lassabban forog, mint a tér, az erővonalak átmetszik a rudakat, és áramot indukálnak bennük; ezek az indukált áramok saját teret keltenek, amelyet az állórész tere magával ránt. A tér és a forgórész közötti sebességkülönbséget szlipnek nevezik, és ez nélkülözhetetlen: szlip nélkül nem lenne indukált áram és nyomaték sem.

A vezető és a jármű szempontjából az indukciós motor vonzereje a tartósság és a költség. Mivel nincs lemágnesezhető mágnese, a forgórész pedig alig több egy öntvénynél, jól tűri a hőt és a magas fordulatszámot, és olcsón, bőséges anyagokból gyártható. További gyakorlati előny, hogy amikor az inverter abbahagyja az állórész gerjesztését, a forgórésznek nincs saját mágnesessége, így szinte nem fejt ki fékezőerőt. A motor szabadon kifuthat, ami elkerüli azt a parazita veszteséget, amelyet egy állandó mágneses gép szenved el, ha gerjesztés nélkül forog.

Ez a szabad kifutási tulajdonság magyarázza, miért bukkan fel gyakran az indukciós motor a kétmotoros, összkerékhajtású elektromos autók első tengelyén. Az autó a hátul lévő, hatékonyabb állandó mágneses motorral halad, és az indukciós motort csak extra tapadáshoz vagy gyorsításhoz hívja segítségül, hagyva, hogy az idő nagy részében elhanyagolható veszteséggel pörögjön. A változatok főként a forgórész anyagában és a tekercselés kialakításában térnek el; a rézrotoros kivitelek némi többletköltség árán jobb hatásfokot kínálnak.

Fő hátránya a hatékonyság kis, egyenletes terhelésnél. A forgórész terének fenntartása folyamatos áramindukciót igényel, ami ohmos hőt termel a forgórészben, így az indukciós motor a hétköznapi, nyugodt vezetés során általában néhány százalékponttal kevésbé hatékony egy hasonló állandó mágneses motornál. Adott teljesítményhez némileg nagyobb és nehezebb is lehet. Viselkedését teljes egészében az inverter szabja meg, amely a betáplált áram frekvenciáját és amplitúdóját formálja, ezért a két alkatrészt nem külön-külön, hanem egyetlen hajtásrendszerként kell kezelni.