Wer sich Elon Musk anschaut, wie er mehrere Unternehmen gleichzeitig leitet, dabei in viele Prozesse direkt involviert ist, Zeit für eine Twitter-Übernahme hat und nebenbei natürlich noch ein Privatleben mit zahlreichen Kindern führt, der mag sich fragen, wie Musk das alles schafft. Was treibt den Mann, der schon alles erreicht hat und geradezu im Geld schwimmt, an?
Nun, diese Frage wurde bereits oft genug erörtert. Daher wollen wir uns einem anderen Thema widmen. Wir wollen nicht wissen, was Elon Musk antreibt, sondern was seine Fahrzeuge antreibt. Viel wird geschrieben über Ausstattung, über Zubehör, über Batterien und Ladetechnik – vergleichsweise wenig Aufmerksamkeit wird den Tesla-Motoren geschenkt. Also legen wir los!
Tesla Motor Funktionsweise
Im Motoren-Arsenal von Tesla befinden sich ein Asynchronmotor (ASM) und ein Synchronmotor (PSM). Beim ASM induziert der Stator (fester Teil des Motors) ein Magnetfeld im Rotor (drehender Teil des Motors). Die sich drehenden Magnetfelder von Rotor und Stator laufen dabei asynchron, daher der Name.
Der PSM hat im Rotor einen Permanentmagneten, daher ist ein Rotor-Magnetfeld bereits vorhanden und muss nicht induziert werden. In diesem Fall laufen beide Felder synchron, was dem Motor wiederum seinen Namen gibt. Tesla kombiniert den PSM in gewisser Weise mit dem Prinzip eines Reluktanzmotors, der auf dem magnetischen Widerstand beruht – was aber hier nicht relevant ist.
Natürlich hat jeder Tesla Motor Aufbau jeweils seine Vor- und Nachteile. Der PSM liefert zum Beispiel mehr Leistung bei gleichem Gewicht, ist leiser und auch effizienter. Er ist allerdings teuer herzustellen und verwendet in seinem Permanentmagneten seltene Erden. Außerdem wird der PSM sofort zum Generator, wenn er nicht stromdurchflossen ist. Dadurch kann er nicht einfach widerstandsfrei mitlaufen, sondern rekuperiert immer. Das macht unter Umständen komplizierte Kupplungssysteme erforderlich.
Der ASM auf der anderen Seite kommt ohne seltene Erden aus und kann widerstandsfrei laufen, wenn er nicht stromdurchflossen ist. Außerdem ist er günstiger in der Herstellung. Sein Wirkungsgrad und damit die Effizienz sind allerdings schlechter und lauter als der PSM ist er auch.
Vor- und Nachteile von Asynchronmotor und Synchronmotor noch mal im Überblick:
Asynchronmotor (ASM):
- Kommt ohne seltene Erden aus.
- Kann widerstandsfrei laufen, wenn nicht stromdurchflossen.
- Günstiger in der Herstellung.
Synchronmotor (PSM):
- Liefert mehr Leistung bei gleichem Gewicht.
- Ist leiser im Betrieb.
- Höhere Effizienz.
- Wird sofort zum Generator, wenn nicht stromdurchflossen (möglicher Vorteil durch Rekuperation).
- Tesla kombiniert PSM mit dem Prinzip eines Reluktanzmotors (potenziell weitere Vorteile, obwohl in diesem Text nicht weiter ausgeführt).
Anmerkungen:
- PSM verwendet seltene Erden, was die Herstellung teurer macht.
- PSM rekuperiert immer, wenn er nicht stromdurchflossen ist, was komplizierte Kupplungssysteme erforderlich machen kann.
- ASM hat einen niedrigeren Wirkungsgrad als PSM und ist lauter im Betrieb.
Wie viele Motoren hat ein Tesla?
Tesla verbaut je nach Modell zwischen einem und drei Elektromotoren pro Fahrzeug. Bei Model 3 und Model Y kommt in der Standardausführung nur ein Motor an der Hinterachse zum Einsatz, dabei handelt es sich um einen PSM. Die Tesla Model 3 Motoren und Tesla Model Y Motoren bei den Allradmodellen „Long Range“ und „Performance” sind ein gemischtes Paar, mit einem PSM an der Hinterachse und einem ASM vorne.
Genau umgekehrt ist es beim Model S und X. Bis April 2019 liefen beide Modelle mit je zwei ASM vom Band, seither sitzt ein ASM hinten und ein PSM vorn. Die Misch-Verwendung der Motoren erlaubt die Ausnutzung der Vorteile beider Bauweisen. So kann etwa bei geringer Last nur der effiziente PSM betrieben werden, der ASM läuft widerstandsfrei mit und kann bei Bedarf zugeschaltet werden.
Die Plaid-Varianten des Model S und X setzen übrigens auf jeweils drei Motoren, zwei hinten und einer vorne. Die Besonderheit: In den Plaid-Motoren ist der Rotor mit Karbonfasern umhüllt, um besonders schnell drehen zu können. Dieses Prinzip ist bisher einmalig und nur schwer umzusetzen, da die Karbonfasern sehr präzise gewickelt werden müssen, dafür liefert es aber auch jede Menge Power und eine undenkbare Beschleunigung.
Was denken Sie über die verschiedenen Motorentypen von Tesla? Teilen Sie Ihre Gedanken in den Kommentaren.
Quelle Beitragsbild: Austin Schmid via Unsplash
2 Kommentare
Micha
Warum nur braucht man Fahrzeuge mit solch absurder Leistung im öffentlichen Verkehr!? Und dann auch noch bei elektrischen Fahrzeugen, deren Reichweite/verbrauch scheinbar das größte Problem für viele Fahrer darstellt.
Warum nicht einfach all das Geld (> 100.000 EUR pro Fahrzeug) in Sparsamkeit und Ökologie stecken, was doch die ursprünglichen Gedanken hinter der Elektromobilität waren, und damit gleichzeitig Reichweite gewinnen!?
Warum nur braucht man Fahrzeuge mit solch absurder Leistung im öffentlichen Verkehr!? Und dann auch noch bei elektrischen Fahrzeugen, deren Reichweite/verbrauch scheinbar das größte Problem für viele Fahrer darstellt.
Warum nicht einfach all das Geld (> 100.000 EUR pro Fahrzeug) in Sparsamkeit und Ökologie stecken, was doch die ursprünglichen Gedanken hinter der Elektromobilität waren, und damit gleichzeitig Reichweite gewinnen!?
Herbert Streit
Über 1.000 PS und haben extreme Drehfreudigkeit. Für diese Leistung braucht es einiges mehr als einen klassischen E-Motor und dicke Akkus. Das steckt hinter dem Antrieb der Plaid-Boliden von Tesla.
Das Tesla Model S Plaid ist mit das schnellste Serienfahrzeug, das man derzeit legal auf der Straße bewegen kann. Über 1.000 PS, 320 Sachen in der Spitze und die Beschleunigung eines Rennwagens.
Doch um solch eine krasse Leistung auch sicher auf die Straße zu bekommen, braucht es deutlich mehr als einen herkömmlichen E-Antrieb und dicke Akkupakete. Die Plaid-Modelle setzen beispielsweise auf gleich drei E-Motoren anstatt der sonst üblichen zwei. Die Antriebseinheiten wurden speziell für die Verwendung in den Plaid-Modellen entwickelt. Laut Tesla sind es die ersten ihrer Art, deren Rotor mit einer Kohlefaserhülle umgeben sind. Dies ermöglicht besonders hohe Drehzahlen. (efahrer.chip.de)
Als Elektomaschinenbauer kann ich mir schwer vorstellen, welche Lager für solche Drehzahlen reichen und welche Temperaturen diese aushalten können. Die Rotoren müssen auch extrem feingewuchtet sein bei 20 000 U/min.
Auch mach ich mir Sorgen, wie sich die starken elektromagnetischen Felder die einstehen, auf die Gesundheit der Fahrer auswirken können. (auf Gehirn und Herz).
Über 1.000 PS und haben extreme Drehfreudigkeit. Für diese Leistung braucht es einiges mehr als einen klassischen E-Motor und dicke Akkus. Das steckt hinter dem Antrieb der Plaid-Boliden von Tesla.
Das Tesla Model S Plaid ist mit das schnellste Serienfahrzeug, das man derzeit legal auf der Straße bewegen kann. Über 1.000 PS, 320 Sachen in der Spitze und die Beschleunigung eines Rennwagens.
Doch um solch eine krasse Leistung auch sicher auf die Straße zu bekommen, braucht es deutlich mehr als einen herkömmlichen E-Antrieb und dicke Akkupakete. Die Plaid-Modelle setzen beispielsweise auf gleich drei E-Motoren anstatt der sonst üblichen zwei. Die Antriebseinheiten wurden speziell für die Verwendung in den Plaid-Modellen entwickelt. Laut Tesla sind es die ersten ihrer Art, deren Rotor mit einer Kohlefaserhülle umgeben sind. Dies ermöglicht besonders hohe Drehzahlen. (efahrer.chip.de)
Als Elektomaschinenbauer kann ich mir schwer vorstellen, welche Lager für solche Drehzahlen reichen und welche Temperaturen diese aushalten können. Die Rotoren müssen auch extrem feingewuchtet sein bei 20 000 U/min.
Auch mach ich mir Sorgen, wie sich die starken elektromagnetischen Felder die einstehen, auf die Gesundheit der Fahrer auswirken können. (auf Gehirn und Herz).