Audi e-tron quattro - facts

[SRAM]

Alu ist deutlich schwieriger wie Kupfer zu verarbeiten..
..

Gruß SRAM

P.s.: Tesla hat gar keine Rotorkühlung.

[SRAM]

Wenn es darum geht, eine Masse elektrisch/magnetisch zu beschleunigen oder zu verzögern, ist Alu Kupfer immer überlegen: da ist nämlich ein möglichst geringer Quotient aus Dichte durch spezifische Leitfähigkeit entscheidend. Und da beides Materialkonstanten sind......

Gruß SRAM

[Eguy]

Den Kurzschlusskäfig aus Alu zu fertigen ist einfacher als Kupfer. Frag mich nicht genau wieso und warum das so ist. Bin kein Mechaniker, ich seh das aus elektrischer Sicht und rate deshalb jeweils davon ab Aber das ist der einzige Grund wieso man immer wieder darüber diskutiert.
Soweit ich mich erinnere hat man mit Kupfer aufgrund der Fliehkräfte bei hohen Drehzahlen mehr Probleme als mit Alu (Kurzschlussringe die "davon fliessen").

Aus elektrischer Sicht is Alu deutlich schlechter als Kupfer. Der Rotor ist ohnehin schwer, da er hauptsächlich aus Eisenblechen und Stahl besteht.
Oder andere Frage: wie häufig kommt es vor, dass du im Alltag den Rotor eben mal kurz von Null auf max. Drehzahl beschleunigst?
Auch wenn du das machst, musst du zwar mehr Energie aufwenden um den Kupferrotor zu beschleunigen, aber die Energie steckt dann immernoch im System. Bremst du den Rotor wieder runter bekommst du sie wieder zurück.
Somit ist nicht der Quotient aus Dichte und spez. Leitfähigkeit entscheidend, sondern allein die Leitfähigkeit.

Alu ist auf das Gewicht betrachtet besser als Kupfer, da stimme ich dir zu. Dennoch ist ein Kurzschlusskäfig aus Kupfer effizienter als Alu.
Mag sein, dass man das im Wirkungsgrad der Maschine gar nicht so stark merkt, jedoch ist da bei ASM immer das leidige thema über das Wärmemanagement im Rotor. Im Rotor braucht man nicht allzuviel Verlustleistung damit der zu warm wird. Mit Alu braucht man bei solchen Hochleistungsmaschienen eigentlich immer eine Rotorkühlung, welche technisch recht anspruchsvoll ist und zusätzliche Verluste mit sich bringt.

[SRAM]

Was denkst du, weshalb wir die Schwungräder bei alten Porsche Motoren immer abgedreht haben ?

Zur Effizienz: nimmst etwas mehr Querschnitt bei Alu, hast du gleiche Effizienz. Und immer noch weniger Gewicht.

Eine Rotorkühlung dient hauptsächlich der Dauerbelastbarkeit. Bei der thermischen Relaxationszeit von Rotoren können kurzzeitige Spitzen immer durch die Masse abgepuffert werden.

Zur Verarbeitung: wegen der Oxidschicht ist Alu schwer zu schweißen und zu löten. Beides geht bei Kupfer deutlich besser.


Gruß SRAM

[Eguy]

Den kurzschlusskäfig schweisst du ja auch nicht... den giesst man normalerweise.

Du brauchst nicht einfach ein bisschen mehr querschnitt, sondern knapp doppelt so viel. Du kannst nicht einfach bei gegebener Rotorgrösse den Querschnitt erhöhen. Dann reduzierst du auch die anzahl Stäbe und damit mal grundelegend die Eigenschaften des Motors.

Die Schwungmasse reduziert man normalerweise damit der Motor besser hochdrehen kann... ausserdem vergleichst du da jetzt Äpfel mit Birnen. Beim Verbrennungsmotor ist die Energie die du aufwendest um ihn zu beschleunigen durchaus relevant, da dieser nicht in der Lage ist die aufgewendete Energie zurück zu gewinnen. Der Elektromotor kann das sehr wohl. Deshalb spielt beim E-Motor ideal betrachtet die Masse des Rotors keine Rolle. Auch real betrachtet hat das kaum Einfluss (-> Wirkungsgrad)
Ja die Rotorkühlung dient der Steigerung der Dauerleistung, hab gar nichts anderes behauptet. Wie dir aber das Beispielt Tesla zeigt kann durchaus auch ohne Rotorkühlung eine ausreichende Dauerleistung erreicht werden. Wenn wert darauf gelegt wird die Rotorverluste klein zu halten (-> Kupfer).
Das Problem am Audi Konzept ist jetzt, dass der elektrische Wirkungsgrad einerseits durch das Alu reduziert wird und andererseits durch die zusätzliche Rotorkühlung. Wobei die Notwendigkeit der Rotorkühlung wahrscheinlich auf das Alu zurückzuführen ist.
Es kann durchaus sein, dass auch ein Kupferrotor eine Rotorkühlung brauchen würde um die Anforderungen die Audi gestellt hat zu erreichen.

[PV7KWp]

Bei den Hochdrehzahlkurzschlußläufern spielt die Zentrifugalkraft die entscheidende Rolle. Mit normalem Elektrolytkupfer kommt man da nicht weit. Da braucht es schon spezielle Legierungen. Alles eine Frage des Preises.

Generell bringt Kupfer den besseren Wirkungsgrad, hat aber auch Nachteile wie z.B.. geringeres spezifisches Anlaufmoment. Wo der sweet spot liegt ist schwer zu sagen, sowohl Kupfer als auch Alu haben Vor- und Nachteile.

[Eguy]

Sowohl Audi (15'000 RPM) als auch Tesla (14'000 RPM glaube ich) sind keine "Hochdrehzahl ASMs". Bei E Motoren sind "Hochdrehzahl Maschinen" solche mit max. drehzahlen im Bereich >20'000 RPM.
Für 15'000 RPM wird noch Kupfer mit möglichst hoher Reinheit verwendet mit zusätzlichen Gehäusen bzw. Armierung damit das Kupfer da bleibt wo es hingehört.

[PV7KWp]

Also ich komme auf ca. 18.000U/min beim Tesla.

[Lizzard]

kommt auf den Tesla an. Die fahren ja auch > 250km/h.

Der Audi ist kürzer übersetzt und viel früher ab geregelt.

[Eguy]

Ja der Tesla Model S/X dreht tatsächlich höher, je nach Motor und Modell 16'000 - 18'000 RPM.
Aber da haben wirs ja schon, Kupferrotor der eine deutlich höhere Drehzahl erreicht. Schon eine beachtliche Drehzahl wenn man die Grösse der Maschine bedenkt.
Wobei da natürlich eine Armierung notwendig sein dürfte, worauf Audi verzichten konnte.