Elektromotoren in EV's uitgelegd

De elektromotor is het hart van een elektrische auto. Er zijn drie gangbare typen: asynchroon, synchroon met permanentmagneet en synchroon met elektrische bekrachtiging. Ze verschillen in rendement, grootte en prijs, en worden daarom voor verschillende taken ingezet.

De drie typen in één oogopslag

Asynchrone motoren: de eenvoudige werker

De asynchrone motor (ook wel inductiemotor) heeft geen magneten in de rotor. De rotor wordt door het wisselveld van de stator meegetrokken. Dit gebeurt met een kleine slip: de rotor draait iets trager dan het draaiveld. Voordelen zijn de lage kostprijs en de afwezigheid van zeldzame aardmetalen. Het rendement is iets lager dan bij magneetmotoren, maar bij constante snelheid zijn de verschillen klein. Tesla gebruikt asynchrone motoren in de Model S en X als tweede motor op de vooras.

Permanent-magneetmotoren: efficiënt en compact

Bij dit type zitten permanente magneten op de rotor. Het draaiveld van de stator trekt de rotor met gelijke snelheid aan, vandaar de naam synchroon. De magneten zijn meestal gemaakt van neodymium, een zeldzaam aardmetaal. Deze motoren hebben een hoog rendement over een breed toerentalgebied, maar ze zijn duurder en hebben last van hoge snelheden doordat het magnetisch veld tegenwerkt. Ze worden standaard gebruikt in auto's zoals de VW ID.3 en de Tesla Model 3 (achteras).

Elektrisch bekrachtigde synchrone motoren: een alternatief zonder magneten

Om de afhankelijkheid van zeldzame aardmetalen te verminderen, ontwikkelen merken zoals BMW motoren waarbij de rotor een elektromagneet bevat die wordt bekrachtigd via sleepringen of een inductief systeem. Hierdoor is de magnetische flux regelbaar, wat gunstig is bij hoge snelheden en voor regeneratief remmen. Deze motoren zitten bijvoorbeeld in BMW i4 en iX. Ze zijn iets groter en zwaarder dan magneetmotoren, maar bieden een beter regelbaar energierendement in de hele range.

Toepassing: welke motor waarom?

De keuze hangt af van de inzet. Bij stadsauto's met lage snelheden is een permanent-magneetmotor ideaal vanwege het hoge rendement. Voor sportieve modellen met hoge topsnelheden biedt een asynchrone motor voordelen vanwege de eenvoudige constructie. Hybride systemen combineren twee motortypen: een magneetmotor voor normaal rijden en een asynchrone motor voor extra vermogen bij acceleratie. Dit zagen we bij de Tesla Model S en de Audi e-tron. De trend is om vooral voor permanente magneetmotoren te kiezen, maar het gebruik van elektrisch bekrachtigde motoren neemt toe vanwege duurzaamheidsoverwegingen.

Veelgestelde vragen

Welke motor heeft het hoogste rendement?

Permanent-magneetmotoren hebben het hoogste piekrendement, vaak boven 95%. Bij hoge snelheden kan een bekrachtigde synchroonmotor echter efficiënter zijn, omdat het magnetisch veld kan worden afgezwakt.

Zijn asynchrone motoren goedkoper te produceren?

Ja, omdat ze geen dure magneten met zeldzame aardmetalen nodig hebben. Dat maakt ze aantrekkelijk voor fabrikanten die kosten willen besparen of de toeleveringsketen willen vereenvoudigen.

Hebben elektromotoren onderhoud nodig?

Over het algemeen zijn elektromotoren zeer onderhoudsarm. Er zijn geen bewegende contacten zoals koolborstels bij een gelijkstroommotor. Smeermiddelen voor de lagers kunnen na lange tijd vervangen worden, maar dit is meestal niet voor de levensduur van de auto nodig.