Een idee ouder dan de benzinemotor — het draaiveld — krijgt eindelijk zijn accu.
2012·Inductiemotor op wisselstroom — een idee uit 1888·310 kW (P85)·1·Eén vaste overbrenging
1· HET VERHAAL
Het oudste idee wint uiteindelijk
De aandrijfeenheid van de Model S is een inductiemotor die Nikola Tesla uit 1888 zou herkennen: drie wikkelingen trekken om de beurt, het magnetisch veld draait, en de rotor jaagt erachteraan. Eén bewegend onderdeel, vol koppel vanuit stilstand, geen koppeling en één vaste overbrenging. Hij heeft geen eeuw gewacht op een betere motor — hij wachtte op een accu die de moeite waard was om mee te dragen. Toen lithiumcellen eindelijk genoeg energie konden vasthouden, werd de motor waar deze hele tijdlijn om draaide, optioneel.
Inductiemotor op wisselstroom — een idee uit 1888Elektromotor310 kW (P85)Vermogen
2· WAAROM HET ERTOE DEED
Vol koppel bij 0 tpm
Een benzinemotor levert niets onder stationair toerental — hij heeft toeren nodig, een koppeling om te laten slippen, en een versnellingsbak om hem in zijn smalle comfortzone te houden. Het koppel van een elektromotor is er al vanaf de eerste graad rotatie, op zijn maximum, zonder geluid. Dat is waarom een elektrische sedan sportwagens vernedert bij het stoplicht: geen exotische techniek, gewoon natuurkunde die nooit hoefde op te warmen.
3· WAAROM HET ERTOE DEED
Eén bewegend onderdeel
Geen zuigers, kleppen, nokken, riemen, oliecircuit of uitlaat — de rotor draait, en dat is het complete mechanisme. De versnellingsbak krimpt tot één vaste overbrenging, omdat het bruikbare toerenbereik van een motor enorm is. Bijna alles wat de motoren in deze tijdlijn hebben opgebouwd — de vier slagen, de klepbediening, de laaddruk, de balans — is simpelweg geschrapt.
Tesla's motor bestond al vóór Otto's motor de auto bereikte; wat 120 jaar lang ontbrak, was energie die de moeite waard was om mee te dragen. Benzine bevat per kilogram enorm veel meer energie dan welke accu ook — motoren konden zich hun inefficiëntie veroorloven. Pas toen lithiumcellen de grens van een bruikbare actieradius overschreden, sloeg de rekensom om, en incasseerde de motor in één klap een eeuw aan rente.
5· PROBEER HET
Jaag het veld na
Drie spoelen trekken om de beurt en het magnetisch veld draait rond — scrub langzaam om de truc te vatten, en bekijk daarna de koppelcurve die elke motor ervoor plots oud deed aanvoelen.
Uitlezing
Veldsnelheid bij 50 Hz3,000 tpm
Rotor (4% slip)2,880 tpm
Koppel bij 0 tpm100%
Bewegende delen1
De omvormer dirigeert: verhoog de frequentie en het veld — en de auto — gaat gewoon sneller, zonder enige versnelling. Tesla patenteerde deze machine al in 1888; de accu die er een echte automotor van maakte, liet tot nu op zich wachten. De tijdlijn eindigt waar de elektriciteit ooit begon.
Verdieping · Geen koppeling, één versnelling· geopend vanuit Tesla Model S-aandrijfeenheid
Tijdlijnen · Motoren · ga dieper · Tesla Model S-aandrijfeenheid
Geen koppeling, één versnelling
Een benzineauto heeft zes versnellingen nodig om na te bootsen wat de koppelcurve van een elektromotor gewoon van nature is.
1 — vast·geen·100%·laadt de accu op
1· HET IDEE
Trekkracht: zes overlappende versnellingscurven tegenover één vloeiende motorlijn
Een versnellingsbak bestaat omdat een benzinemotor alleen sterk is in een smal toerenbereik — eronder slaat hij af, erboven gilt hij, dus de transmissie moet motortoerental en rijsnelheid voortdurend opnieuw op elkaar afstemmen. Het koppel van een elektromotor is al maximaal vanaf nul toeren en zijn bruikbare bereik beslaat het hele snelheidsgebied, dus het complete apparaat — koppeling, versnellingen, schakelmomenten, zelfs de toerenteller — versimpelt tot één vaste reductieoverbrenging. Minder onderdelen, niets dat de duwkracht onderbreekt, en een gaspedaal dat in beide richtingen werkt.
2· WAAROM HET ERTOE DOET
De zaagtand tegenover de curve
Zet de trekkracht aan de wielen uit tegen de rijsnelheid en een benzineauto tekent een zaagtand: de curve van elke versnelling stijgt, piekt en sterft weg, waarna de versnellingsbak naar de volgende springt en de top van elke curve verliest aan de schakeling. De elektromotor tekent één ononderbroken lijn over het hele bereik — het ideaal waar de zaagtand altijd al naar probeerde te benaderen.
3· WAAROM HET ERTOE DOET
Het pedaal dat de accu bijvult
Omdat een motor en een generator dezelfde machine zijn, alleen in tegengestelde richting aangedreven, verandert het loslaten van het gaspedaal de aandrijflijn in een rem die de accu oplaadt. Eénpedaalrijden is geen gimmick — het is de symmetrie van de machine die naar boven komt, en het is waar een stadsauto een groot deel van zijn energie terugwint.
4· WAAROM HET ERTOE DOET
Wat van de rekening verdwijnt
Geen koppeling die slijt, geen versnellingsbakolie, geen koppelomvormer, geen toerental dat hoeft te worden gematcht, geen onderhoudspunten in de aandrijflijn die de naam waard zijn. De mechanische eenvoud van de EV is geen marketingpraatje: het is bijna een eeuw transmissietechniek die overbodig wordt gemaakt door een betere koppelcurve.
5· PROBEER HET
Rijd de zaagtand
Schuif de rijsnelheid en kijk hoe de benzineauto tussen versnellingscurven springt, terwijl de motor op één lijn blijft — het plaatje dat verklaart waarom de versnellingsbak van een EV een simpele reductie is.
Genormaliseerde vormen, eerlijke natuurkunde: elke versnelling herschaalt gewoon hetzelfde smalle toerenbereik van de motor, terwijl de elektromotor vol koppel levert tot zijn basissnelheid en daarna constant vermogen. Deze grafiek IS de reden waarom een EV geen koppeling en geen versnellingsbak nodig heeft.