ElektromotorenKonstruktionsprinzipien
Elektromotoren können auf unterschiedliche Weise konstruiert sein. Das Grundprinzip eines E-Motors ist aber immer gleich: Um einen auf einer Achse gelagerten "Rotor" sind Spulen angeordnet.
Elektromotoren können auf unterschiedliche Weise konstruiert sein. Varianten sind laut Prof. Dieter Gerling von der Universität der Bundeswehr in München Asynchronmotoren, Permanentmagnet-Maschinen und geschaltete Reluktanz-Maschinen.
Das Grundprinzip eines E-Motors ist aber immer gleich: Um einen auf einer Achse gelagerten "Rotor" sind Spulen angeordnet. Wird an diese eine Wechselspannung angelegt, deren Phasen verschoben sind, entsteht ein rotierendes Magnetfeld, das den Rotor in Drehung versetzt.
Beim Asynchronmotor besteht der Rotor laut Gerling aus einem Eisenkern mit leitendem Käfig aus Aluminium. In diesem Rotorkäfig werden aufgrund des vom Stator erzeugten Magnetfeldes Ströme induziert, ohne dass Schleifringe oder Bürsten notwendig sind. Die Magnetfelder von Stator- und Rotorströmen bilden das Drehmoment dieses E-Motors. Vorteile sind eine robuste Bauart und eine günstige Herstellung. Allerdings hat der Asynchronmotor einen schlechteren Wirkungsgrad, da die Magnetisierung des Rotors ständig mit Energie aus der Fahrzeugbatterie erfolgen muss.
Permanentmagnet-Maschinen, die zu den Synchronmotoren gehören, besitzen dagegen einen Rotor mit bei der Herstellung dauerhaft magnetisierten Permanentmagneten. Vorteile sind ein höherer Wirkungsgrad, da zum Erzeugen des Rotor-Magnetfeldes im Betrieb keine Energie aus der Fahrzeugbatterie benötigt wird. Allerdings ist die Herstellung dieser Maschinen teurer.
Geschaltete Reluktanz-Maschinen haben einen nicht leitenden Rotor aus Weicheisen mit ausgeprägten Zähnen. Die darum herum angeordneten Spulen werden abwechselnd ein- und ausgeschaltet - ihre erzeugten Magnetfelder ziehen so die Rotorzähne an und versetzen den Rotor in Drehung. Vorteile sind eine einfache und robuste Bauart, jedoch muss auch hier der Aufbau des Magnetfeldes aus der Batterie gespeist werden. Außerdem ist die Steuerung aufwendiger.