Asynkronmotor (induksjonsmotor)

En asynkronmotor, også kalt induksjonsmotor, er en elektrisk maskin der det roterende magnetfeltet fra de faste viklingene induserer elektriske strømmer i rotoren, og disse strømmene skaper i sin tur rotorens egen magnetisme. Den finnes fordi den tilbyr en bemerkelsesverdig enkel og robust måte å gjøre elektrisk energi om til rotasjon på, uten permanentmagneter, børster eller sjeldne jordmetaller. Først demonstrert av Nikola Tesla og Galileo Ferraris på 1880-tallet ble den industriens arbeidshest, og den vendte tilbake til personbilene da Tesla valgte den til den opprinnelige Model S.

Prinsippet hviler på elektromagnetisk induksjon. Trefaset vekselstrøm som mates inn i statorviklingene, lager et magnetfelt som feier rundt i motoren med en hastighet bestemt av frekvensen på tilførselen. Rotoren, vanligvis et «ekornbur» av aluminiums- eller kobberstaver kortsluttet i hver ende, sitter inne i dette feltet. Fordi rotoren dreier litt langsommere enn feltet, skjærer feltlinjene tvers over stavene og induserer strømmer i dem; disse induserte strømmene danner sitt eget felt, som statorfeltet drar med seg. Denne forskjellen i hastighet mellom felt og rotor kalles slip, og den er avgjørende: uten slip ville det verken være indusert strøm eller dreiemoment.

For føreren og bilen ligger asynkronmotorens styrke i holdbarhet og kostnad. Uten magneter som kan avmagnetiseres, og en rotor som knapt er mer enn et støpestykke, tåler den varme og høye turtall godt og er billig å bygge av rikelig tilgjengelige materialer. En ytterligere praktisk fordel er at når omformeren slutter å mate statoren, bærer rotoren ingen egen magnetisme og gir derfor nesten ingen slep. Motoren kan rulle fritt, noe som unngår de parasittiske tapene en permanentmagnetmaskin lider når den spinner uten strøm.

Denne frihjulsegenskapen forklarer hvorfor asynkronmotorer ofte sitter på forakselen i tomotors elbiler med firehjulsdrift. Bilen cruiser på en mer effektiv permanentmagnetmotor bak og tar i bruk asynkronmotoren bare for ekstra grep eller akselerasjon, og lar den spinne med ubetydelig tap resten av tiden. Variantene skiller seg hovedsakelig i rotormateriale og viklingsutforming, der versjoner med kobberrotor ofrer litt på kostnaden for bedre virkningsgrad.

Hovedulempen er virkningsgraden ved lav og jevn belastning. Å opprettholde rotorfeltet krever at det hele tiden induseres strømmer, noe som gir resistiv oppvarming i rotoren, så en asynkronmotor er gjerne noen prosentpoeng mindre effektiv enn en tilsvarende permanentmagnetmotor i daglig, rolig kjøring. Den kan også være litt større og tyngre for samme ytelse. Oppførselen styres fullstendig av omformeren, som former frekvensen og amplituden på strømmen som tilføres, så de to komponentene må betraktes sammen som ett drivsystem og ikke hver for seg.