Hallo Synchron- zu Asynchron-Vergleicher,
vor vielen Jahren, genau 1987, haben wir in Erlangen unser Vespa Piaggio Solarmobil umgebaut. Die zwei kleinen Deltamat Gleichstromantriebe kamen raus, ein Drehströmer rein. Und zwar eine Siemens 1FT5 Maschine mit einem 6 SC Wechselrichter. Sowas wird normalerweise als Vorschubantrieb in Werkzeugmaschinen eingebaut. Lief dann problemlos, und wird sind in damit erfolgreich die Tour de Sol in der Schweiz gefahren. Überraschung: Die Kollegen Josef Brusa und Axel Krause, damals noch bei Landys und Gyr, hatten ebenfalls einen Siemens Drehstrom-Synchronmotor aus der 1 FT5 Reihe genommen und damit zwei Rennsolarmobile ausgestattet. Allerdings mit eigenem selbst gebautem Wechselrichter. Sie haben damit den 1. und den 3. Platz belegt in der Klasse der Rennsolarmobile und in der Folge die Firma Brusa gegründet, die bis heute recht erfolgreich Antriebe für Elektrofahrzeuge macht: http://www.brusa.biz
Wir wollten seinerzeit wissen, was der Drehstrom-Synchronmotor so bringt und haben ihn an einem Samstagmorgen in der Uni Erlangen auf dem Prüftisch vermessen, vorwärts und rückwärts. Also als Motor und als Generator. Die Kurven sind alle veröffentlicht, sowohl in den Solarmobil Mitteilungen von damals als auch in dem Buch "Solarmobile und ihre Komponenten" (1993, mittlerweile vergriffen). Der Motor war übrigens extra für uns gewickelt, um mit rund 100 Volt Zwischenkreisspannung zu arbeiten. Das erfuhr ich allerdings erst viel später im Werk Bad Neustadt von dem Entwickler, der sich in der Zwischenzeit mit einem ähnlichen Motor einen Porsche 924 umgebaut hatte (gibt allerdings nicht mehr).
Unseren Synchronmotor Antrieb haben wir später mit einem Zweiganggetriebe ausgerüstet, mit zwei geschalteten Kupplungen. Dies Prinzip (von uns 1987 oder 88 eingebaut) kocht derzeit als der letzte Schrei wieder hoch. Scheint also doch gut zu sein..
Warum Getriebe: Der Schwachpunkt der permanenterregten Synchronmotoren ist, dass man das Feld nicht so beeinflussen kann, dass man die gewünschten Drehmomente bei niedrigen Drehzahlen hinbekommt. Entweder passt der Antrieb oben, also bei flotter Fahrt, oder unten, also am Berg oder bei der Beschleunigung. "Unser Motor" im sogenannten noch immer fahrbereiten "Erlanger Solarmobil" hat so um die 12 kW.
Erlanger Solarmobil, Erstzulassung Juni 1986, Drehstromumbau 1987:
Später (1993) fuhr ich dann einen ATW Ligier mit der damals üblichen 25 kW Thien Maschine aus Österreich (war auch im Hotzenblitz). Auch Brusa hatte mittlerweile auf Asynchron umgestellt. Grund: man konnte über den Wechselrichter mehr Drehmoment unten herausholen und trotzdem die Drehzahl auf 8000 bis 10.000 "hochjubeln" (der Thien machte das mit). Damit waren die Ligiers und Hotzenblitze ausgesprochen munter in der Beschleunigung und gingen Berge bis 25 % hoch, und das alles ohne Schaltgetriebe. Diese Erfahrungen hätte sich Tesla eigentlich reinziehen sollen, dann hätten die jetzt nicht soviel Stress..
Also: Synchron mit Permanentmagneten ist etwas besser im Gesamtwirkungsgrad, aber eigentlich braucht man ein zwei oder dreistufiges Getriebe - oder einen recht gut überdimensierten Motor.
Asynchron bekommt man ohne Schaltgetriebe hin. Der Gesamtwirkungsrad ist geringfügig schlechter, vor allem bei niedrigen Drehzahlen. Hatte sich aber lange Zeit als Standardlösung durchgesetzt. Die Brusa Antriebe, die u.a. auch an Solectria in die USA geliefert wurden, waren meist Asynchronantriebe.
Audi hatte in den Duo vor 10 Jahren erst Siemens Synchronmotoren eingebaut. In der Serie war dann eine Siemens Maschine drin, die 20 kg wiegt, wassergekühlt, dreht bis 8000 hoch und macht 20 kW Dauer und 35 kW Spitze. Eine liegt noch bei mir, der Siemens Umrichter, den ich dazu habe, ist mir zu gross.
Hier die Audi Duo Synchronmaschine von Siemens/Elbtalwerk Heidenau:
Mittlerweile gibt es so viele vielversprechende Entwicklungen. Lynch und Perm, Gleichstrom und Perm auch Drehstrom, PML flightlink Radnabenmotoren und auch Magnetmotore aus Starnberg. ... und viele andere. Die Flieger - sowohl Modell als auch UL und bemannt - nutzen vielfach die sogenannten Torquemotoren. Sind prinzipiell eine Abart der Synchronmotoren.
Übrigens damit wir uns richtig verstehen: alle diese Motoren brauchen ganz speziell auf die Motoren abgestimmt Frequenzumrichter. Sonst läuft nichts. Stimmt schon mit den Fliegern: die sind auf Drehzahlen um die Nenndrehzahl getrimmt, und die Elektronik macht den Hochlauf nicht so, dass das für Fahrzeuge wirklich was taugt. Da ist noch ein bisschen Anpassung nötig.
Die letzte Entwicklung von der ich gehört habe, ist eine 7 kg 20 kW Maschine. Wollen mal probieren, ob wir damit einen Fahrzeugantrieb hinbekommen, evtl. mit mehr als einem Motor. War eigentlich für einen UL Flieger gebaut, und der ist damit erfolgreich geflogen. Das wäre fast ein Supermotor für den CityEl. Habe leider den Kontakt etwas verloren, muss ihn wiedersuchen. Nach Weihnachten...
Es tut sich was bei den Antrieben. Wer hat den grossen
Plettenberg schon mal probiert ? Ich wäre an Erfahrungen interessiert. Die grossen Plettenberg haben sechs Anschlüsse, also sollte Stern-Dreieckschaltung möglich sein. Leicht und klein und stark genug für einen El dürften sie sein.
Ansonsten habe ich in der bsm Linkliste mal ein paar Adressen zu
Antrieben zusammengetragen.
Gruss, Roland