Motor Konstruktionsmerkmale von Induktionsmotoren

Die kurze Antwort: Sie wurden beide entwickelt, um das zu tun, was sie tun mussten. Man kostet nur mehr, um es zu tun.

Die lange Antwort: PS ist proportional zur Geschwindigkeit. Wenn Sie diesen Industriemotor so schnell drehen könnten wie der Tesla-Motor, könnte er fast die gleiche Leistung erreichen – kurz bevor er in tausend fliegende Teile zerbricht. Der Industriemotor wurde so konstruiert, dass er sich mit einer relativ langsamen Geschwindigkeit dreht, die durch die Netzfrequenz von 60 Hz bestimmt wird, und seine PS-Spezifikation spiegelt dies wider. Es könnte mit einem Antrieb mit variabler Frequenz schneller gefahren werden, aber zumindest würden die Lager nachgeben, bevor es auch nur in die Nähe der Geschwindigkeit des Tesla kommt.

Neben Lagern und einem Rotor, der diese Geschwindigkeit aufnehmen kann, wurden dem Tesla-Motor noch andere Dinge hinzugefügt, um PS bereitzustellen. Die Wicklungen können viel mehr Strom aufnehmen und die Kühlung ist ziemlich kritisch. Und wie Sie bereits erwähnt haben, ist die Antriebselektronik anspruchsvoller als in einer industriellen Umgebung.

Einfach ausgedrückt ist der eine ein industrielles Arbeitstier und der andere ein reinrassiges Rennpferd.

Ein weiterer Aspekt ist, dass Autos auf eine relativ kurze Lebensdauer ausgelegt sind. Ein paar hunderttausend Meilen bei einer durchschnittlichen Geschwindigkeit von 64 km/h entsprechen lediglich einer Lebensdauer von 5000 Stunden.

In einer industriellen Anwendung könnte das bedeuten, dass der Motor in etwas mehr als sechs Monaten ausgetauscht werden muss – völlig inakzeptabel. Lebensdauern von zehn bis dreißig Jahren werden erwartet und routinemäßig erreicht – das erfordert eine geringere Belastung aller Teile des Motors – Lager, Wicklungen, Kühlung usw.

Pferdestärken = Drehmoment (lbs-ft) X Geschwindigkeit (RPM) / 5252 (Maßeinheiten konstant)

Die physische Größe eines Motors wird hauptsächlich durch das Drehmomentvermögen und weniger durch das Drehzahlvermögen bestimmt.

Die Tesla Model S-Motoren sind 4-polige Motoren, die ihre maximale Leistung bei etwa 5000 U/min (167 Hz) zu erreichen scheinen. Bei Induktionsmotoren ist U/min = 120 x Frequenz (Hz) / Pole minus etwa zwei Prozent Schlupf. Schlupf ist die Differenz zwischen der mechanischen Drehzahl des Motorrotors und der Drehzahl des Magnetfelds.

Der Motor ist so ausgelegt, dass er bis zu etwa 5000 U/min bei konstantem Drehmoment und bei konstanter Leistung (abfallendes Drehmoment) bis zu etwa 7500 U/min (250 Hz) arbeitet. Darüber sinken sowohl Leistung als auch Drehmoment bis zu einer Höchstdrehzahl von etwa 10.000 U/min.

Ein Standard-Induktionsmotor hat Aluminiumstäbe, um die induzierten Rotorströme zu leiten. Der Tesla-Motor soll einen „Kupferrotor“ haben. Kupfer leitet elektrischen Strom wesentlich besser als Aluminium, daher reduziert der Einsatz von Kupfer die Verluste und damit die Wärme im Rotor. Kupfer hat keinen geringen Widerstand gegenüber Magnetfeldern und ist teuer, daher besteht der Rotor vermutlich hauptsächlich aus Eisen mit Kupferleitern und/oder einer Kupferbeschichtung auf der Außenfläche.

Der Tesla Motor hat spezielle hochwertige Keramiklager.

Der Tesla-Motor hat ein Flüssigkeitskühlsystem.

PS: Ich wäre nicht überrascht, wenn die Drehzahl- und Drehmomentausgabe tatsächlich vollständig vom Controller abhängt (VFD vielleicht?).

Ja; Der Controller ist ein VFD. Es kontrolliert die Geschwindigkeit vollständig. Er begrenzt das Drehmoment so, wie es zum Schutz der Batterien erforderlich ist. Die Drehmomentkapazität des Motors muss ebenfalls berücksichtigt werden. An einem gewissen Punkt jedoch führt das Zulassen, dass der Motor mehr Strom zieht, nur zu einer geringen Erhöhung des Stroms und es besteht die Gefahr, dass der Motor abgewürgt wird, sodass der Motor niemals mit seiner absoluten maximalen Drehmomentfähigkeit betrieben wird.