Welcher Mechanismus steckt hinter der Funktion eines Elektromotors?
In einem Elektromotor fehlen Komponenten wie Kurbelwellen, Ventilen und Kolben. Stattdessen liegt der Fokus auf magnetischen Feldern und Anziehung.
Verglichen mit einem modernen Diesel- oder Benzinmotor ist die Aufbau einer Elektromotor-Anlage vergleichsweise einfach. Die meisten Autos verwenden ähnliche Technologie, aber es gibt einige geringfügige Unterschiede.
Drei Arten von Elektromotoren haben sich in der Automobilindustrie durchgesetzt. Diese Motoren arbeiten meistens mit wechselndem oder drehendem Strom. Alle von ihnen haben eine gemeinsame Struktur, bestehend aus einem stationären, magnetischen Stator und einem beweglichen Rotor (auch bekannt als "Läufer"). Die Drehung wird erreicht, indem der Rotor einem magnetischen Feld des Stators ausgesetzt wird, das vom magnetischen Feld des Stators angezogen wird. Vor ihrem Zusammentreffen bewegt sich das Feld des Stators leicht vorwärts, zieht den Läufer mit sich.
Der häufigste Elektromotor für Automobilanwendungen ist der permanente Magnet-Synchronmotor (PMSM). Dieser Name rührt daher, dass der Läufer eigene Magnets enthält, was zu einem permanenteren magnetischen Feld führt. Im Gegensatz dazu erzeugen Induktionsmotoren (IM) ein magnetisches Feld durch einen elektrischen Strom, wodurch ein Elektromagnet entsteht. Der Hauptvorteil von IM gegenüber PMSM besteht darin, dass er keine Seltene Erden benötigt, die teuer und hauptsächlich aus China importiert werden. Dadurch ist IM für europäische Hersteller attraktiver.
Obwohl Motoren mit teureren permanenteren Magnets allgemein höhere Effizienz und Leistungsdichte bieten, sind sie dennoch begehrt, weil sie größere Reichweiten mit der gleichen Batteriekapazität erzielen können. Zudem benötigen sie weniger Platz, was sie zu einem begehrten Produkt für Hybridfahrzeuge macht, die sowohl einen Elektromotor als auch einen Verbrennungsmotor aufnehmen müssen.
Alternative Option
Neben den beiden Synchronmotoren gibt es auch einen asynchronen Motor (ASM) als dritte Variante. Seine besondere Eigenschaft ist, dass das Magnetfeld des Rotors hinter dem des Stators verzögert ist. Dieser Aufbau benötigt keine teuren Regelungen oder Seltene Erden. Allerdings leidet er an geringer Effizienz. Zudem ist er raumgreifend und laut. Dennoch hat der ASM eine wichtige Vorteil: Er kann jederzeit abgeschaltet werden. Wenn die Stromversorgung abgeschaltet wird, dreht der Läufer frei und benötigt keine Energie. Dieses Merkmal ist besonders vorteilhaft auf Autobahnen, wo konstante Geschwindigkeiten gehalten werden.
Der ASM spielt eine wichtige Rolle in teuren Elektrofahrzeugen für lange Streckenreisen und in Kombination mit dem effizienteren PSM für Stadtverkehr, was die Elektromotortechnik komplexer und mit weiteren Möglichkeiten für Kostensenkungen macht.
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Quelle: www.ntv.de
