Glossar

Elektromotor

Der Elektromotor - Übersicht über Aufbau und Funktion

Grafik Elektromotor BMW i8

Ein Elektromotor wird in Elektroautos oder hybridelektrischen Fahrzeugen verwendet. Je nach Fahrzeugkonzept ist er einziger Antriebsmotor oder er unterstützt einen Verbrennungsmotor. In den meisten Fällen treibt er über ein Getriebe mit einer oder mehreren Übersetzungsstufen eine oder mehrere Achsen an. Alternativ treiben sogenannte Radnaben-Elektromotoren direkt die Räder an. Elektromotoren beziehen ihre Kraft je nach Bauart aus Gleichstrom oder Wechselstrom.

Nennleistungen von Elektromotoren

Elektromotoren geben ihre Nennleistung stufenlos über das gesamte Drehzahlspektrum ab. Bereits bei niedrigen Drehzahlen steht beinahe das vollständige Drehmoment zur Verfügung. Anders als bei Verbrennern gibt es ein sehr breites Drehzahlband. Zudem kann ein Elektromotor seine Laufrichtung ändern. Deshalb verzichten viele Hersteller bei Elektroautos auf ein klassisches Getriebe mit mehreren Gängen. Der Motor ist in der Regel über ein festes Übersetzungsverhältnis mit der Achse verbunden. In Hybriden und Plug-in-Hybriden nutzt ein Elektromotor allerdings das ohnehin vorhandene Getriebe.

Arten von Elektromotoren

Elektromotoren besitzen wesentlich weniger bewegliche Teile als ein Verbrennungsmotor. Somit reduziert sich der Wartungs- und Inspektionsaufwand. Die Leistung von Elektromotoren wird wie bei thermischen Motoren in kW und PS gemessen. Der technische Aufbau und die Funktionsweise von Elektromotoren können sehr unterschiedlich sein. Es gibt:

  • Synchronmotoren
  • Asynchronmotoren
  • Radnabenmotoren
Elektromotor im BMW i3

Synchronmotoren

Dreiphasen-Synchronmotoren sind besonders interessant für den Einsatz in der Elektromobilität. Sie bauen vergleichsweise kompakt und kommen ohne verschleißanfällige Schleifkontakte aus. Deshalb verfügen sie über lange Wartungsintervalle.

Sie werden mit Dreh- bzw. Wechselstrom betrieben. Ein sogenannter Dreiphasen-Wechselrichter wandelt den Gleichstrom der Batterien in Wechselstrom um. Dieses Bauteil kann außerdem aus Drehbewegung Gleichstrom erzeugen. Im Schubbetrieb und beim Bremsen lädt es so die Batterie („Rekuperation“).

Beim Laden kommt der Wechselrichter ebenfalls zum Einsatz. Er wandelt Dreiphasen-Drehstrom mit 400 Volt („Starkstrom“) in Gleichstrom um. Ohne ihn müssten schwere Ladegeräte installiert werden.

Asynchronmotoren

Asynchronmotoren werden mit Gleichstrom betrieben. Sie besitzen gegenüber Synchronmotoren ein wesentlich höheres Drehmoment bei der ersten Umdrehung. Das ist vor allem für Nutzfahrzeuge und im Elektro-Motorsport interessant. Ein Wechselrichter wird hier nicht benötigt, da das gesamte Fahrzeug mit Gleichstrom betrieben wird.

Radnabenmotoren

Ein Radnabenmotor sitzt direkt im Rad eines Elektrofahrzeugs. Einen Antriebsstrang gibt es nicht, der Motor dreht direkt die Felge. Pro angetriebenem Rad wird ein Radnabenmotor verwendet. Eine Software entscheidet, wie viel Leistung jeder Motor abgibt. Damit lassen sich gute Fahreigenschaften erreichen.

Einen klassischen Motorraum gibt es in Fahrzeugen mit Radnabenmotoren nicht. Allerdings zählen Radnabenmotoren zu den sogenannten ungefederten Massen: Wie Bremsscheibe- und -sattel, Reifen und Felge sitzen sie vor der Achsfederung. Zu viel Gewicht an dieser Stelle macht ein Auto gefühlt träge. Zudem sind Radnabenmotoren Witterung und Stößen ausgesetzt.

Rekuperation

Alle Elektromotoren haben ein gemeinsames Merkmal: Die Energierückgewinnung – auch Rekuperation genannt – erlaubt es durch eine simple Umkehr des Energieflusses, die erzeugte elektrische Energie bei Bremsvorgängen oder Bergabfahrten in der Batterie speichern.

Das sagt unsere Community zum Elektromotor

Avatar Tachy_

Tachy_: Hocheffiziente Elektromotoren sind nicht billig herzustellen. Es bedarf einer großen Menge Kupfer, eine Menge qualitativ hochwertigem Eisen und nicht zuletzt Leistungshalbleiter für die Steuerung des Motors. weiterlesen

Avatar blueeyeboy

blueeyeboy: Ich wüßte derzeit keine alternative zu elektro, egal wo die energie her kommt. Man kann sagen was man will, aber es gibt einfach derzeit nichts besseres als ein elektrischer antrieb. weiterlesen

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Das sagt der Spezialist von BMW zum Thema Elektromotor

"In der öffentlichen Wahrnehmung wurde in den vergangenen Jahren intensiv das Bewusstsein gefördert, dass Elektromotoren (lokal) emissionsfreies Fahren ermöglichen. "Lokal" deswegen, weil die Energiebilanz natürlich auch die Gewinnung des Stroms berücksichtigt. Das wurde übrigens bei Verbrennungsmotoren bisher weniger intensiv diskutiert.

Elektrische Antriebe wandeln elektrische Energie mit sehr hohem Wirkungsgrad in mechanische Energie um und sind zudem in der Lage, die Bewegungsenergie des Fahrzeugs beim Verzögern zurückzugewinnen (Rekuperation) und so die Effizienz des Gesamtfahrzeugs weiter zu erhöhen.

Man kann einen Elektromotor also sowohl als Hauptantriebsart zur Reduzierung des Verbrauchs einsetzen als auch zum Boosten. Besonders ist, dass die Leistung nicht wie beim Verbrennungsmotor rein aus der Kombination Motor mit Kraftstoff (Benzin/Diesel) entsteht - also hier E-Motor mit Strom, sondern die eigentliche Leistung der Batteriezellen und die Dimension des gesamten Hochvoltspeichers eine wichtige Rolle spielen.

Man geht bei zukünftigen Plug-in-Hybriden davon aus, dass der Anteil der elektrischen Leistung an der Gesamtleistung eines Fahrzeugs in den nächsten vier bis sechs Jahren eine dominantere Rolle einnehmen kann als der verbrennungsmotorische Anteil des Antriebs."

BMW-Pressesprecher Manfred Poschenrieder
Manfred Poschenrieder

Pressesprecher Efficient Dynamics

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