Die E-Mobilität in Deutschland nimmt stetig zu und somit steigt auch der Bedarf an E-Motoren. Doch was verbirgt sich dahinter eigentlich? Wie funktioniert ein solcher Motor und welche Vorteile hat er?
Der Elektromotor ist keine Neuerfindung der heutigen Zeit, sondern es gibt ihn bereits seit 1888. Zu diesem Zeitpunkt wurde das erste, deutsche E-Auto mit dem Flocken Elektrowagen gebaut. Ein Elektromotor wird nicht nur Verbrennung, sondern durch Elektrizität angetrieben. Der Motor ist in der Lage, elektrische Energie in mechanische Energie umzuwandeln. Aufgeladen werden Elektromotoren mittels Strom mit elektrischer Energie.
Woraus besteht ein Elektromotor?
Der Elektromotor besteht aus einem Statur, einem Rotor, einem Kommutator und einer Spule. Der Stator ist ein großer, unbeweglicher Elektro- oder Feldmagnet, der nicht innerhalb des Motorgehäuses, sondern außerhalb angebracht wird. Zwei stabile, sich gegenüberliegende Pole treiben ihn mit Gleichstrom an. Einige wenige E-Autos haben einen Motor, bei dem der Stator im Innenraum sitzt. Er wird in diesem Fall Außenläufer genannt.
Auch der Rotor ist ein Elektromagnet, der innerhalb des Stators platziert ist. Der Rotor kann gedreht werden und wird, mit Hilfe des Kommutators, unter Strom gesetzt. Sein Betrieb erfolgt über Wechselstrom, was zu einer ständigen Änderung des Magnetfeldes führt. Der Rotor rotiert permanent.
Beim Kommutator handelt es sich um eine Metallscheibe, die für den permanenten Stromrichtungswechsel verantwortlich ist. Das hat zur Folge, dass sich im inneren des Elektromagneten das Magnetfeld verändert. Der Motor kann somit nicht stehen bleiben. Der Kommutator hat die Aufgabe, das Magnetfeld des Rotors alle 30 Minuten zu wechseln, um den Strom in entgegengesetzter Richtung durch die Spule laufen zu lassen.
Die Spule ist ein Bestandteil des verbauten Rotors und besteht aus einem Kupferdraht, durch den Strom geleitet wird.
Der E-Motor ist bei genauer Betrachtung eine Maschine, denn er ist in der Lage elektrische Energie in mechanische Energie umzuwandeln. Genutzt wird hierfür Magnetismus, durch den Drehbewegungen erzeugt werden. Die Symbiose zweier unterschiedlicher Magnetfelder (Stator und Rotor) sind hierfür verantwortlich. Sobald die identischen Magnetpole von Stator und Rotor einander zugewandt sind, gerät der Rot in drehende Bewegung. Ist eine halbe Drehung erreicht, polt der Kommutator den Rotor um und entsteht eine permanente Bewegung. Dies ist die Grundlagenfunktion eines jeden Elektromotors.
Gleichstrommotoren und Wechselstrommotoren
Zu unterscheiden ist zwischen Gleichstrom- und Wechselstrommotoren. Der Gleichstrommotor wird auch als Kommutatormotor bezeichnet und stellt eine elektrische, rotierende Maschine dar, die in der Lage ist Gleichstrom zu erzeugen. Sie besteht, wie oben erwähnt, aus Rotor und Stator. Anders als beim Wechselstrom sorgt der Gleichstrom für einen permanenten Stromfluss in eine Richtung. Hierzulande werden Gleichstrommotoren nur selten in E-Autos verbaut, da sie sehr groß sind und über ein hohes Eigengewicht verfügen.
Der Wechselstrommotor besteht ebenfalls aus einem Stator und einem drehbaren Rotor. Durch den Betrieb mit Wechselstrom lassen sich Spannungen sehr gut umwandeln. Der Wechselstrommotor ist hervorragend für den Betrieb von Elektroautos geeignet. Namhafte Fahrzeuge wie der BMW i3, Der Tesla S und der Nissan Leaf sind mit Wechselstrommotoren ausgestattet.
Die Vor- und Nachteile von Elektromotoren im Vergleich zu Verbrennungsmotoren
- Elektromotoren geben keine Abgase ab und sind nahezu geräuschlos
- Eer Verbrennungsmotor hat ca. das vierfache Gewicht von einem E-Motor
- Der E-Motor hat eine deutlich günstigere Energiebilanz
- Es wird, anders als beim Verbrennungsmotor, mein Elektromotor kein Schaltgetriebe benötigt
- Der Aufbau eines Verbrennungsmotors ist wesentlich komplexer
- Elektromotoren können, bei dauernder Überlastung, überhitzen
- Ein Nachteil des Elektromotors ist die geringe Energiedichte der verbauten Akkus
- Der Elektromotor ermöglicht selbst bei geringer Geschwindigkeit eine starke Beschleunigung
