E-Motortechnik: asynchron versus synchron

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E-Motortechnik: asynchron versus synchron

von Helmut1 » 8. Dez 2015, 03:43

Ich eröffne mal einen neuen Thread, da dies eine sehr spannende Frage ist, welche E-Motortechnik sich beim E-Auto durchsetzen wird.

Bedeutend ist sie gerade in einem Teslaforum, da Tesla mit ihren asynchron Motoren bei Autos ziemlich allein dasteht, während praktisch alle anderen Hersteller von E-Fahrzeugen auf den synchron Motor in diversen Bauausführungen setzen.

Im Volksmund gelten die asynchrons als veraltet und die synchrons als modern allerdings mit dem Makel des Bedarfs an seltenen Erden.
Aber so einfach ist es natürlich nicht! :roll:

Grobe Übersicht der unterschiedlichen Eigenschaften:

Asynchron Elektromotor:
Vorteile: -hohe Überlast möglich (kurze Zeit viel Power)
-------- - guter Wirkungsgrad auch bei niedriger Last durch Feldschwächung
-------- - Freilauf (kein Bremsdrehmoment) bei Abschaltung

Nachteile: -aufwendige Software um Anforderungen zur präzisen Steuerung eines E-Automotors zu erfüllen
----------- -Wirkungsgrad unter Nennlast nicht so gut

Synchron Elektromotor:
Vorteile: - guter Wirkungsgrad bei Nennlast
--------- - einfachere Software um Anforderungen zur präzisen Steuerung eines E-Automotors zu erfüllen
--------- - kompakt und leicht
Nachteile: - Bedarf an seltenen Erden wenn sie leicht und kompakt sein sollen (unsichere Versorgung, Umweltbelastung bei der Förderung)
----------- - Eingeschränkter Wirkungsgrad bei niedriger Last und Leerlauf (negative Effekte durch konstantes Magnetfeld)

Die Angaben sind erst einmal vorläufig! (beschränkt auf mein begrenztes Wissen bei E-Motortechnik) Ich erweitere bzw. korrigiere das entsprechend wenn in diesem Thread Anmerkungen, Argumente und gute Links kommen.
Zuletzt geändert von Helmut1 am 8. Dez 2015, 09:03, insgesamt 7-mal geändert.
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Re: E-Motortechnik: asynchron versus synchron

von Helmut1 » 8. Dez 2015, 03:52

Ich kopiere den Post von Eike aus einem anderen Thread mal hier rein, da er interessante Links enthält:
Eike hat geschrieben:
synchron maschinen brauchen seltene erden... z.b. neodym. macht sich in der umweltbilanz nicht wirklich gut, wenn bev zum standard werden...


Nicht ganz richtig. Prinzipiell kann man synchron Elektromotoren auch mit Ferriten bauen, wenn man dann allerdings klassische Innenläufer baut bekommt man kein Drehmoment aus den Motoren. Da gibt es allerdings einen Trick...... Aussenläufer ;)
Da M=r*F kommt da Trotz geringerer magnetischer Flussdichte (Tesla :P :P ) einiges bei rum. Bei dem Thema Aussenläufer sind die Deutschen sogar mal richtig gut!!
EBM Papst ( die Computerlüfterheinis :D :D ) und Ziehl-Abegg haben da ne Menge know how.

http://mag.ebmpapst.com/de/start/aussen ... nete_8969/

http://www.ziehl-abegg.com/de/download- ... wheel.html

Auf Seite 5 kann man erkennen das die Felge gleichzeitig der Läufer ist. Ob diese Synchronmaschine in dieser Anwendung ohne Neodym auskommt, weiß ich leider nicht genau. Könnte man aber mal nachfragen. Ich denke zumindest Tesla wird bei Ihrem Model 3 einen solchen Motor einsetzten, wenn nicht sollten die Leute die sich beim Thema Leder schon aufgeregt haben, denen mal richtig auf das Dach steigen. Der Abbau von Neodym ist eine der größten Sauerreien die man sich vorstellen kann. Zumal Neodym auch nicht gerade Preisstabil ist und die Chinesen ja mal gerne Schabernack treiben ;)

Natürlich erreicht man mit einem solchen Motor nie die Kompaktheit/Gewicht des klassischen Aufbaus mit Neodymen, weshalb bei der Gesamtbetrachtung des Systems (KFZ) natürlich der Wirkungsgrad aufgrund des Gewichtes sinken wird. Dieser Nachteil und der Nachteil des größeren Bauraums sollte aber überkompensiert werden, durch den Preis. Oder man Baut die Motoren direkt in die Räder, hätte auch was, nur das Thema mit den Winterreifen wird dann blöde und klassische Bremsen werden auch nicht so einfach möglich sein. :evil: :evil:

Eine Neuartige Technik ist das ganze auch nicht. Coca Cola setzt seid Jahren auf solche Motoren, deren Vorgaben: "Neodymfrei und geeignet für Dampfreiniger" dazu die Vorgaben durch die IE3 lassen kaum noch was anderes zu.

Wie währe es mit einem neuen Thread/Faden zum Thema Motoren/Getriebe :D Hab da noch was nettes zum Lesen:
Magnetische Getriebe : http://www.georgiikobold.de/de/produkte ... toren.html

Gerade noch was nettes gefunden: https://chargedevs.com/newswire/tohoku- ... ni-magnet/
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Re: E-Motortechnik: asynchron versus synchron

von Helmut1 » 8. Dez 2015, 04:11

Meine Vermutung ist, dass sich zukünftig auch andere E-Autohersteller wie Tesla für den Asynchron E-Motor entscheiden. Ich denke als erstes bei besonders stark motorisierten Fahrzeugen da diese prozentual im normalen Fahrzyklus im niedrigen Lastbereich betrieben werden als schwach motorisierte.

Bei Bussen und LKWs wird wohl der synchron das Rennen machen, weil diese oft im Nennlastbereich sich bewegen.
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Re: E-Motortechnik: asynchron versus synchron

von Eike » 8. Dez 2015, 05:03

Meine Vermutung ist, dass sich zukünftig auch andere E-Autohersteller wie Tesla für den Asynchron E-Motor entscheiden. Ich denke als erstes bei besonders stark motorisierten Fahrzeugen da diese prozentual im Fahrzyklus im niedrigen Lastbereich betrieben werden als schwach motorisierte.

Bei Bussen und LKWs wird wohl der synchron das Rennen machen, weil diese oft im Nennlastbereich sich bewegen.


Ich glaube da verdrehst du gerade was. Asynchron ist sehr effizient im Vollastbereicht und schlecht bei Teillast. Deshalb sehe ich den Synchronmotor (edit: es war spät und ich Dussel hab da Asynchron hingeschrieben) vorne bei den meisten PKW, noch dazu lässt er sich Hochpolig ausführen und das Getriebe kann man sich dann auch sparen. Synchron hat grundsätzlich vorteile bei der Effizienz. Klar kann man Feldschwächung betreiben (bei beiden :P) wie viel das Effizienztechnisch bringt weiß ich aber nicht.

Glaub die Leistungselektronik nimmt sich nicht so viel. Da stehen auf beiden Seiten Vor und Nachteile.

Angaben auch unter Vorbehalt. Studiere BWL, der Kram ist nur nen Hobby ;) ;)

Oder ich verdrehe was :D :D
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Re: E-Motortechnik: asynchron versus synchron

von Helmut1 » 8. Dez 2015, 07:13

Eike hat geschrieben:Ich glaube da verdrehst du gerade was. Asynchron ist sehr effizient im Vollastbereicht und schlecht bei Teillast. Deshalb sehe ich den Asynchronmotor vorne bei den meisten PKW,...

Das ist doch völlig unlogisch. Ein PKW-Motor wird überwiegend nur im niedrigen Teillastbereich betrieben. Deshalb ist dort ein guter Teillastwirkungsgrad wichtiger als der Vollastwirkungsgrad.
Und so weit ich gelesen habe ist der Asynchronmotor gut im Teillastbereich, da die Magnetfeldstärke dem Drehmoment angepasst werden kann.
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Re: E-Motortechnik: asynchron versus synchron

von Helmut1 » 8. Dez 2015, 07:16

Beatbuzzer hat geschrieben:Und dann wäre da z.B. noch der Synchron-Reluktanz-Motor, welcher komplett ohne Permanentmagnete auskommt, keine Verluste im Rotor und einen höheren Wirkungsgrad als der Asynchronmotor hat.

Bist du dir sicher?
Das ist doch der Motortyp der im BMW I3 verwendet wird. Und da kenne ich ein Video von der Herstellung des Motors wo man sehen kann wie offenbar Permanentmagneten in einen Aluträger (Teil vom Rotor) eingepresst werden.
:?: :?: :?:

Edit:
Hier ist das Video:
https://www.youtube.com/watch?v=2uz-Lv2qUA8
Die Stelle mit den Permanentmagneten ist ca. Minute 4:00 bis 4:10
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Re: E-Motortechnik: asynchron versus synchron

von volker » 8. Dez 2015, 08:21

Was Tesla dazu schreibt: Induction Versus DC Brushless Motors
Blogeintrag aus dem Jahr 2007 von Wally Rippel, Mitentwickler des GM EV-1.

und Motor City
Blogeintrag aus dem Jahr 2006 von Martin Eberhard und JB Straubel.
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Re: E-Motortechnik: asynchron versus synchron

von Helmut1 » 8. Dez 2015, 08:52

volker hat geschrieben:Was Tesla dazu schreibt: Induction Versus DC Brushless Motors
Blogeintrag aus dem Jahr 2007 von Wally Rippel, Mitentwickler des GM EV-1.

und Motor City
Blogeintrag aus dem Jahr 2006 von Martin Eberhard und JB Straubel.

Danke dafür!
Die erste Quelle hatte ich mal gelesen. Ich hatte es mir aber falsch gemerkt. Habe nun dementsprechend den Anfangspost mit den Vor und Nachteilen korrigiert.
(nun Software zur Steuerung, vorher irrtümlich Leistungselektronik)
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Re: E-Motortechnik: asynchron versus synchron

von Eberhard » 8. Dez 2015, 09:00

Einen Kompromiss aus beiden versucht BRUSA mit ihrem Hybrid Synchron Motor. Für geringere Leistungen überwiegt der DC-Anteil mit Permanentmagneten, für hohe Leistungen sorgt der dynamische AC-Anteil.
Roadster 2.5 11/2010-6/2016 nach fast 170.000km abgegeben, Range 254/320km, P85+ 305.726 km Range 365/456km MX #460 am 8.8. storniert, da bei drivetesla 2.0 dabei
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Re: E-Motortechnik: asynchron versus synchron

von Helmut1 » 8. Dez 2015, 09:09

Eberhard hat geschrieben:Einen Kompromiss aus beiden versucht BRUSA mit ihrem Hybrid Synchron Motor. Für geringere Leistungen überwiegt der DC-Anteil mit Permanentmagneten, für hohe Leistungen sorgt der dynamische AC-Anteil.

Hast du einen Link dazu wo technisch konkretes angegeben ist?
Sind das quasi die 2 verschiedenen Motorkonzepte zusammen, also praktisch 2 verschiedene Motoren die auf einer Welle gemeinsam antreiben?
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