E-Motor: Wichtigsten Typen einfach erklärt | Unter Strom – Einfach Elektromobilität | 111 | ADAC
In dieser Folge von „Unter Strom“ geht es darum, warum Elektromotor nicht gleich Elektromotor ist. Marie spricht dazu mit Antriebsexperte Carsten Sonntag, der erklärt, welche unterschiedlichen Bauarten es gibt und wie sie sich in Aufbau, Effizienz und Einsatzgebiet unterscheiden.
Carsten zeigt zunächst den grundsätzlichen Aufbau von Elektromaschinen und erklärt, dass im Fahrzeug von „Elektromaschinen“ gesprochen wird, weil sie sowohl motorisch als auch generatorisch arbeiten können. Dabei wird deutlich, dass alle Systeme aus Stator und Rotor bestehen, deren Magnetfelder miteinander interagieren und so die Drehbewegung erzeugen. Die entscheidenden Unterschiede liegen vor allem im Rotordesign – je nachdem, ob dort Permanentmagnete oder elektrische Leiter eingesetzt werden.
Anschließend sprechen Marie und Carsten darüber, dass Gleichstrom aus der Antriebsbatterie im Fahrzeug über den Inverter in Wechselstrom umgewandelt wird, welcher dann im Stator das umlaufende Magnetfeld erzeugt. Darauf aufbauend stellt Carsten die wichtigsten Motortypen vor, die heute in Elektroautos verbaut werden: permanenterregte Synchronmaschinen, Asynchronmaschinen und fremderregte Synchronmaschinen.
Am Beispiel der permanenterregten Synchronmaschine erklärt Carsten, wie Permanentmagnete im Rotor für ein starkes Magnetfeld sorgen und warum diese Bauart besonders effizient und leistungsdicht ist. Gleichzeitig geht es um die Abhängigkeit von seltenen Erden und um technische Ansätze, den Magnetanteil zu reduzieren. Dabei erklärt Carsten, was unter Reluktanz zu verstehen ist: ein Effekt, bei dem sich magnetische Kräfte gezielt nutzen lassen, um zusätzliches Drehmoment zu erzeugen. Reine Reluktanzmaschinen kommen im Auto kaum vor, hybride Konzepte mit Magneten und Reluktanzanteil hingegen schon, weil sie einen guten Kompromiss aus Kosten, Materialeinsatz und Leistungsfähigkeit bieten.
Bei der fremderregten Synchronmaschine werden statt Magneten Spulen im Rotor genutzt, die von außen bestromt werden. Dadurch lässt sich das Magnetfeld aktiv regeln und der Einsatz seltener Erden vermeiden – allerdings sinkt die Effizienz durch zusätzliche Verluste im Rotor. Auch die Asynchronmaschine wird eingeordnet: Sie gilt als robust und einfach, arbeitet jedoch mit höheren Wärmeverlusten und erreicht in der Regel nicht die gleiche Leistungs- und Drehmomentdichte wie Synchronmaschinen.
Zum Abschluss stellt Carsten die Axialflussmaschine vor: eine Bauform, die sich durch ihre besonders kompakte Bauweise auszeichnet. Durch das axial ausgerichtete Magnetfeld lassen sich hohe Drehmomentdichten auf kleinem Bauraum realisieren – ein Vorteil vor allem dort, wo der Platz im Fahrzeug begrenzt ist.
Welcher Elektromotor steckt in eurem Elektroauto – und war euch die Vielfalt der Bauarten bekannt? Schreibt es uns gerne unten in die Kommentare.
00:00 Willkommen bei „Unter Strom“
00:20 Elektromotoren im Überblick
01:09 Aufbau von Elektromaschinen
02:01 Gleichstrom wird zu Wechselstrom
02:28 Motortypen im Elektroauto
02:44 Permanenterregte Synchronmaschine
04:24 Reluktanz und Magnetalternativen
05:24 Fremderregte Synchronmaschine
05:52 Asynchronmaschine
06:41 Axialflussmaschine
07:58 Welche Rolle spielen Motortypen im Alltag?
08:23 Bis zum nächsten Mal bei „Unter Strom“
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