Im Elektromotor wird elektrische Energie zu einer Drehbewegung. Entscheidend ist das Zusammenspiel aus dem feststehenden Stator, dem drehenden Rotor und dem Inverter, der das Magnetfeld präzise steuert.
Stator, Rotor und Drehfeld
Der Stator trägt mehrere Spulen. Werden sie zeitlich versetzt bestromt, entsteht ein umlaufendes Magnetfeld. Der Rotor folgt diesem Feld oder wird durch dessen Änderung magnetisiert. So entsteht das Drehmoment an der Motorwelle.
Der Fahrer gibt mit dem Fahrpedal keine feste Strommenge vor. Die Fahrzeugsteuerung berechnet das gewünschte Drehmoment; der Inverter erzeugt daraus passende Ströme für die Motorphasen. Dadurch lässt sich der Antrieb sehr schnell und fein regeln.
Die drei wichtigen Motorbauarten
Permanentmagneterregter Synchronmotor (PMSM)
Permanentmagnete erzeugen das Rotorfeld. Diese Motoren erreichen eine hohe Leistungsdichte und gute Effizienz, benötigen je nach Konstruktion aber Magnetwerkstoffe mit anspruchsvollen Rohstoffketten.
Asynchronmotor (ASM)
Das Drehfeld des Stators induziert Ströme im Rotor. Der Rotor läuft dabei etwas langsamer als das Drehfeld. Die Bauart kommt ohne Permanentmagnete aus, kann robust sein und lässt sich im unbelasteten Zustand gut entkoppeln.
Fremderregter Synchronmotor (FSM/EESM)
Eine elektrisch gespeiste Rotorwicklung erzeugt das Magnetfeld. Damit lässt sich das Rotorfeld regeln und auf Permanentmagnete verzichten; Schleifringe oder eine kontaktlose Erregung erhöhen jedoch den konstruktiven Aufwand.
Warum haben manche Elektroautos zwei Motoren?
Je ein Motor an Vorder- und Hinterachse ermöglicht elektrischen Allradantrieb. Hersteller können außerdem unterschiedliche Motorbauarten kombinieren: Ein effizienter Hauptmotor übernimmt den Dauerbetrieb, ein zweiter Motor liefert bei Bedarf zusätzliche Traktion oder Leistung.
Motor oder Generator? Beides
Beim Beschleunigen wandelt die Maschine elektrische in mechanische Energie. Beim Verzögern steuert der Inverter denselben Antrieb so, dass er als Generator arbeitet. Die mögliche Rekuperationsleistung hängt unter anderem von Motor, Batterie, Ladestand, Temperatur und Fahrsituation ab.