Elektromotor

Während in der Industrie Elektromotoren bereits seit Jahrzehnten zum Einsatz kommen, werden Sie seit einiger Zeit verstärkt in der Autoindustrie bei Elektro- bzw. Hybridautos eingesetzt. Der Elektromotor zeichnet sich durch seine hohe Drehmomententfaltung und seinen großen Wirkungsgrad aus, welcher bei über 90 % liegt. Zudem ist ein Elektroantrieb geräuscharm, verschleißarm und zuverlässiger als ein Verbrennungsmotor.

Funktionsweise des Elektromotors

Man unterscheidet bei Elektroantrieben zwischen Gleichstrom- und Wechselstrommotoren, wobei die Erzeugung der gewünschten Rotationsbewegung in beiden Fällen auf dem gleichen Prinzip beruht. Der feststehende Stator oder auch Ständer genannt übt ein Magnetfeld auf den drehbar gelagerten Rotor bzw. Läufer aus, welcher ebenfalls ein Magnetfeld besitzt. Die beiden Magnetfelder können je nach Motor-Art elektrisch(z.B. Elektromagneten) oder auch durch einen Permanentmagneten erzeugt werden. Da sich die beiden Magnetfelder zeitlich ändern, entstehen zwischen Stator und Rotor anziehende und abstoßende Kräfte, was in einer Drehbewegung resultiert.

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Der Gleichstrommotor

Dieser Motor-Typ wird verstärkt in kleineren Elektrofahrzeugen eingesetzt. Während der Stator ein feststehendes Magnetfeld aufweist, kommt es beim Rotor zu einer ständigen Umpolung. Dies geschieht, wenn Nord- und Südpol der beiden Magnetfelder zueinander ausgerichtet sind, wodurch keine magnetischen an- bzw. abstoßenden Kräfte wirken. Die Umpolung erfolgt mithilfe eines Kommutators, auf dem Bürsten laufen. Da der Gleichstrommotor eine geringere Leistungsdichte und einen kleineren Wirkungsgrad aufweist, werden vermehrt Wechselstrommotoren eingesetzt. Ebenso ist der Wartungsaufwand der Bürsten relativ hoch.

Der Wechselstrommotor

Bei einem Elektrofahrzeug mit Wechselstrommotor muss die zuvor gespeicherte Energie der Batterie in dreiphasigen Wechselstrom umgewandelt werden. Das so entstehende Signal wird phasenweise in drei 120 ° versetzte Spulen, die den Stator bilden, eingespeist. Durch den zeitlichen Spannungsverlauf der drei Phasen kommt es zu einer ständigen Magnetfeldänderung in den Spulen, wodurch ein Drehfeld entsteht. Da sich der Rotor in einem sich zeitlich ändernden Magnetfeld befindet, bildet er durch Induktion ebenfalls ein Magnetfeld aus. Dadurch entsteht die gewünschte Drehbewegung.

Asynchron- und Synchronmaschinen bei Wechselstrommotoren

Der Unterschied liegt in der Arbeitsweise des Rotors. Wie bereits der Name vermuten lässt, folgt der Läufer beim Synchronmotor dem Drehfeld direkt. Beim Asynchronmotor passiert das mit Verzögerung, was durch den sogenannten Schlupf angegeben wird. Dieser liegt meist zwischen 1,2 – 10 %.