Elektromotoren

Virkemåte

Jeg skal ikke her ta meg mål av å forklare til bunns et så stort fagfelt, men presentere noen helt enkle prinsipper. Dette for å vise elmotorens styrker og svakheter sammenlignet med en bensinmotor. Det finnes flere typer elmotorer. Vi skal her se på en type vekselstrømsmotor som kalles induksjonsmotor. Det er denne typen som står i Thinken.  

En vekselstrømsmotor består av en sylinder der det er montert flere spoler i veggen (stator). Når det sendes vekselstrøm gjennom disse spolene, dannes det et roterende magnetfelt i sylinderen. Sylinderen står altså i ro, det er magnetfeltet som roterer.

Setter vi så en magnet på en aksling inn i feltet (rotor), vil den rotere med, og vi har fått en vekselstrømsmotor. Magneten kan i prinsippet være av typen som vi bruker til å feste lapper til kjøleskapet, men skal det bli noe fart over sakene, må vi ha en kraftig  elektromagnet. Vi setter da en spole på akslingen og sender strøm gjennom denne.

Vanligvis sender en strøm gjennom den innerste spolen ved å la kullbørster slepe mot kobberringer på akslingen. (En kan ikke feste ledninger til en roterende aksling!!) I en induksjonsmotor slipper en dette siden strømmen i spolen skapes ved såkalt induksjon. Her følger en kort forklaring for de invidde i terminologien:

Rotoren løper asynkront (langsommere) enn det roterende statorfeltet. Nettopp på grunn av denne forskjell i hastighet vil det induseres strømmer i rotorviklingen (derfor "induksjonsmotor"). De strømmer som på denne måten induseres i rotor, vil sette opp sitt eget magnetfelt, som vil samvirke med det roterende feltet: Vi får en kraftvirkning som trekker rotoren rundt.

En induksjonsmotor har således ingen slitedeler bortsett fra lagrene som holder akslingen på plass. Disse er vanligvis vedlikeholdsfrie. 

Egenskaper

1. Det enkle er ofte det beste!
   Enkel oppbygning og svært få deler, gir liten slitasje og lite vedlikehold. Motoren som står i en Think er vedlikeholdsfri i hele sin levetid. Andre elbiler kan ha andre motorer som krever et begrenset vedlikehold, men uansett motortype er vedlikeholdet lavt.
   

2. Høy virkningsgrad
   I en elmotor kan ofte over 90% av tilført energi brukes til nyttig arbeid, til sammenligning bare 25% i en bensinmotor! I store bensinmotorer som blir trimmet (tunet) er faktisk et av de store problemene å få fjernet all varmen som blir produsert. Eksosmanifolden kan rett og slett smelte. En motor på 100kW (140 Hk) vil i teorien når den blir presset maksimalt, produsere 300kW varme som skal fjernes. Litt av en fyrkjele!! 
   Nå konstrueres en elmotor ut fra mange kompromisser der mellom annet vekt og pris er sentrale faktorer. Dermed vil nok i praksis virkningsgraden være noe lavere enn det som her er antydet, men uansett vil den være svært høy i forhold til en bensinmotor. I en induksjonsmotor avtar virkningsgraden ved høye turtall. Dette sammen med luftmotstand er grunnen til at Thinken har kortere rekkevidde når den holder høy fart. I tillegg vil virkningsgraden avta når motoren presses hart, noe som forklarer strømforbruket ved råkjøring i motbakker.
   Den høye virkningsgraden er viktigste argument for at elmotoren er miljøvennlig i global målestokk og ikke bare lokalt i bytrafikk. Mer om det i et senere nummer av El-dagboken. 
   
   På disse to områdene er elmotoren totalt overlegen bensinmotoren. Den siste er egentlig håpløst distansert og moden for museum dersom en skal se bare på disse punktene. Imidlertid er det to punkt til som må tas med:
   
   

3. Hastighetsregulering
   Tradisjonelt var elmotoren vanskelig å hastighetsregulere, og start/stopp kunne være en møysommelig prosess på større motorer. Motoren gav bare full effekt ved noen bestemte hastigheter. På 70-tallet ble dette løst ved utvikling av kraftelektronikken. Denne teknologien gir nemlig mulighet til å regulere den hastigheten som magnetfeltet roterer med ved at frekvensen på vekslestrømmen (i tillegg til strømstyrken) reguleres med for eksempel gasspedalen. Dermed er det nå svært lett å kontrollere hastigheten til en elmotor, noe vi kjenner fra elektrisk håndverktøy. En annen svært viktig glede av elektronikken, er at elmotoren gir høyt dreiemoment ved alle turtall. Dermed er den kraftig også ved lave turtall. 
   
   Her har altså elmotoren de siste tiår tatt igjen bensinmotoren og ligger nå langt foran.
   
   Dermed er det bare et punkt igjen, og det er nettopp dette ene som holder liv i bensinmotoren:
   
   

4. Lagring og transport av energikilde
   Bensin kan lett lagres i bilen, og dermed er det bare størrelesen på bensintanken som begrenser rekkevidden. Batterier er både reltivt store og tunge, og dermed er det begrenset hvor mye strøm som i praksis kan lagres i en bil. I tillegg tar det lenger tid å lade opp batterier enn å fylle bensintanken.
   
   Her er det ikke tvil om at bensinmotoren er overlegen og forsvarer sin eksistens.

Framtiden

Vi har sett at elektromotoren er bensinmotoren overlegen på alle punkt untatt ett. Dette punktet er imidlertid ikke uvesentlig! Utvikling av ny teknologi som kan lagre større mengder elektrisk energi i en bil har gått saktere enn mange regnet med. Nå er det imidlertid tegn som tyder på at dette kan skyte fart, og flere store bilprodusenter legger i dag store ressurser i denne forskningen. Mer om dette i senere nummer der nye batterityper og brenselceller blir satt i fokus.

Min første påstand er da:
Den dagen det kan lagres energi nok til å kjøre la oss si 40 mil med en elbil, og det i tillegg kan fylles drifstoff relativt raskt, vil elektromotoren med sin mange fortrinn ta over slik at bensinmotoren mer eller mindre vil forsvinne fra personbiler. Kanskje ligger ikke dette så svært mange år fram i tid.

Min andre påstand er:
Allerede i dag har elektriske biler en rekkevidde som gjør at svært mange brukere vil finne den tilstrekkelig til det meste av sin dalige kjøring. Derfor er det overraskende at ikke flere velger denne motortypen. Målet med desse web-sidene er nettopp å sette fokus på dette og slik være med å fjerne noe av den usikkerheten som naturlig nok følger all ny teknologi.