Woraus besteht der Motor eines Elektroautos?
Ein Motor für ein Elektroauto besteht hauptsächlich aus einem Rotor und einem Stator. Der Rotor ist der bewegliche Teil des Motors und besteht in der Regel aus einem Magnetkern, der von Spulen aus Kupferdraht umgeben ist.
Der Stator hingegen ist der feste Teil des Motors, der den Rotor umgibt und ebenfalls aus Kupferdrahtspulen besteht, die um den Rotor herum angeordnet sind.
Wenn elektrischer Strom durch die Statorspulen fließt, erzeugt er ein Magnetfeld, das den Rotor antreibt. Um die Geschwindigkeit und das Drehmoment des Motors zu regulieren, wird ein elektronischer Schalter oder Controller verwendet, der die Menge des Stroms, der an die Statorspulen gesendet wird, anpasst.
Das Gehäuse, das die äußere Struktur des Motors bildet, beherbergt alle internen Bauteile und schützt den Motor vor äußeren Einflüssen.
Je nach Kühlungsbedarf können einige Elektromotoren mit Kühlsystemen wie Radiatoren oder Lüftern ausgestattet sein, um die während des Betriebs entstehende Wärme abzuführen.
Was ist der Unterschied zwischen einem Verbrennungsmotor und einem Elektromotor?
Der Unterschied zwischen einem Verbrennungsmotor und einem Elektromotor in einem Elektroauto liegt in ihrer Funktionsweise und der Energiequelle, die sie verwenden.
- Verbrennungsmotor:
- Der Verbrennungsmotor wandelt Wärmeenergie in mechanische Energie um.
- Er funktioniert durch die Verbrennung von Kraftstoff (Benzin oder Diesel) in den Zylindern.
- Verbrennungsmotoren haben eine Höchstdrehzahl, die in der Regel unter 8000 Umdrehungen pro Minute liegt.
- Sie haben einen hohen Leistungs- und Drehmomentbereich, aber nur in einem kleinen Drehzahlbereich.
- Sie geben Geräusche und Vibrationen ab, wenn sie in Betrieb sind.
- Ihre Wartung ist aufgrund der empfindlichen mechanischen Teile und der zu verwaltenden Flüssigkeiten (Öl, Treibstoff) komplizierter..
- Elektromotor:
- Der Elektromotor wandelt elektrische Energie in mechanische Energie um und umgekehrt.
- Er funktioniert durch die elektromagnetische Kraft, die von Magneten erzeugt wird.
- Es gibt drei Arten von Elektromotoren: Gleichstrom, synchroner Wechselstrom und asynchroner Wechselstrom.
- Elektromotoren können hohe Drehzahlen erreichen, manchmal bis zu 16.000 Umdrehungen pro Minute, und dabei über diesen gesamten Bereich ein gutes Drehmoment und eine gute Leistung aufrechterhalten.
- Sie sind leise, wartungsarm und haben weniger empfindliche mechanische Teile.
- Elektroautos verwenden Gleich- oder Wechselstrommotoren.
Im Wesentlichen nutzt der Verbrennungsmotor die Verbrennung von Kraftstoff, während der Elektromotor mithilfe von Elektrizität betrieben wird.
Die Elektroautos bevorzugen Elektromotoren aufgrund ihrer Effizienz, Geräuscharmut und einfachen Wartung.
Wie funktioniert ein Elektromotor in einem Elektrofahrzeug?
Ein Elektromotor in einem Elektrofahrzeug funktioniert, indem er die elektrische Energie umwandelt, die in der Akku des Fahrzeugs in eine mechanische Bewegung, um die Räder anzutreiben. Hier sind die wichtigsten Schritte, wie ein Elektromotor in einem Elektrofahrzeug funktioniert :
- Elektrische Versorgung : Die Elektrizität wird von der Fahrzeugbatterie geliefert. Diese Batterie speichert Strom normalerweise in Form von Gleichstrom (DC), kann aber je nach Systemdesign auch zur Speicherung von Energie in Form von Wechselstrom (AC) verwendet werden.
- Umwandlung in Wechselstrom : Wenn die Batterie Strom in Form von Gleichstrom (DC) liefert, wird ein Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler (DC-CA) verwendet, um den Strom in Wechselstrom (AC) umzuwandeln. Die meisten Elektromotoren verwenden Wechselstrom, um zu funktionieren.
- Aktivierung des Motors : Sobald die Elektrizität in Wechselstrom umgewandelt ist, wird sie an den Elektromotor weitergeleitet. Der Motor ist mit Kupferdrahtspulen ausgestattet, die um einen Stator und einen Rotor angeordnet sind, der in der Regel aus Permanentmagneten besteht. Wenn der Wechselstrom an die Spulen des Stators angelegt wird, entsteht ein rotierendes Magnetfeld.
- Rotation des Rotors : Das rotierende Magnetfeld induziert im Rotor eine magnetische Kraft, die ihn in Drehung versetzt. Diese Drehbewegung wird über ein geeignetes Übertragungssystem, wie z. B. ein Differential und eine Antriebswelle, auf die Räder des Fahrzeugs übertragen, was das Fahrzeug schließlich nach vorne treibt.
- Kontrolle von Geschwindigkeit und Drehmoment : Der Elektromotor kann elektronisch gesteuert werden, um die Rotordrehzahl und das erzeugte Drehmoment anzupassen. Dadurch kann die Leistung des Fahrzeugs unter verschiedenen Fahrbedingungen wie Beschleunigung, Bremsen und Reisegeschwindigkeit optimiert werden.
Motor für Elektroautos: Welche Vorteile hat er?
Leistung und Energieeffizienz
Motoren von Elektroautos bieten im Vergleich zu herkömmlichen Verbrennungsmotoren mehrere Vorteile in Bezug auf Leistung und Energieeffizienz. Hier einige dieser Vorteile :
- Hohe Energieeffizienz : Elektromotoren wandeln einen größeren Anteil der elektrischen Energie in Bewegung um als Verbrennungsmotoren, die einen großen Teil der Energie als Wärme abführen.
- Momentanes Drehmoment : Elektromotoren erzeugen schon beim Anfahren ein maximales Drehmoment und bieten eine schnelle und flüssige Beschleunigung, ohne dass eine Hochlaufzeit wie bei Verbrennungsmotoren erforderlich ist.
- Schnelle Antwort : Elektromotoren reagieren schnell auf Befehle, was zu einem besseren Fahrgefühl und einer sofortigen Reaktion des Gaspedals führt.
- Geringe Wartung : Elektromotoren haben im Vergleich zu Verbrennungsmotoren weniger bewegliche Teile und weniger verschleißanfällige Komponenten, was den Wartungsbedarf und die damit verbundenen Kosten senkt.
- Leiser Betrieb Elektroantriebe sind viel leiser als Verbrennungsmotoren, bieten ein ruhigeres Fahrerlebnis und reduzieren die Lärmbelastung.
- Keine lokalen Sendungen Elektroautos erzeugen keine schädlichen Auspuffemissionen und tragen so zur Verbesserung der Luftqualität in städtischen Gebieten und zur Verringerung desCO2-Fußabdruck Emissionen, insbesondere wenn sie aus erneuerbaren Energiequellen gespeist werden.
- Regeneration von Energie beim Bremsen Die Bremsenergie-Rückgewinnungssysteme wandeln einen Teil der kinetischen Energie des Autos in elektrische Energie um, die in die Batterie zurückgespeist werden kann, um den Energieverbrauch zu erhöhen.Autonomie Gesamtbild des Fahrzeugs.
- Flexibilität bei der Gestaltung Elektromotoren sind kompakter und können flexibler in einem Fahrzeug angeordnet werden, was den Designern mehr Freiheit bei der Gestaltung innovativer Innenausstattungen und der optimalen Nutzung des verfügbaren Raums bietet.
Weniger bewegliche Teile
Mit weniger beweglichen Teilen als Verbrennungsmotoren bieten die Motoren von Elektroautos eine höhere Zuverlässigkeit, einen geringeren Wartungsbedarf, ein einfacheres Design und ein leiseres Fahrerlebnis.
Da die Komplexität der Kolben- und Ventilsysteme entfällt, profitieren Elektroautos von einer effizienteren und nachhaltigeren Alternative für den Fahrzeugantrieb.
Langlebigkeit der elektrischen Batterie
Die Lebensdauer der Batterie eines Elektrofahrzeugmotors hängt von mehreren Faktoren ab, u. a. von der Batterietechnologie, den Ladebedingungen, den Fahrgewohnheiten und der Wartung. Moderne Lithium-Ionen-Batterien sind so konzipiert, dass sie bei sachgemäßer Nutzung und Wartung mehrere Jahre halten und häufig durch Garantien von bis zu 8 Jahren oder 160.000 Kilometern abgedeckt sind.
Hersteller und Fahrer können Praktiken anwenden, um die Lebensdauer der Batterie zu verlängern, z. B. wiederholte Vollladezyklen vermeiden und den optimalen Ladezustand aufrechterhalten.
Bei einer Verschlechterung der Batterie können bestimmte Austausch- oder Reparaturoptionen die Nutzungsdauer des Elektrofahrzeugs verlängern.
Zu lesen: Reichweite, Leistung, Batterie: Wie funktioniert ein Elektroauto?
Was sind die verschiedenen Arten von Motoren Elektroautos
Gleichstrommotoren
Gleichstrom-Elektromotoren (DC-Motoren) sind elektrische Maschinen, die elektrische Energie in mechanische Energie umwandeln. Sie werden von einer Gleichstromquelle, z. B. einer Batterie oder einem Gleichrichter, gespeist. Gleichstrommotoren werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, von kleinen elektronischen Geräten bis hin zu großen Elektrofahrzeugen.
Das Funktionsprinzip eines Gleichstrommotors beruht auf der Wechselwirkung zwischen einem Magnetfeld und einem stromführenden Leiter. Das Magnetfeld wird von Permanentmagneten oder Elektromagneten erzeugt.
Der stromführende Leiter ist in der Regel um einen weichen Eisenkern gewickelt. Wenn der Strom durch den Leiter fließt, erzeugt er ein Magnetfeld, das mit dem von Permanent- oder Elektromagneten erzeugten Magnetfeld wechselwirkt. Diese Wechselwirkung erzeugt eine Kraft, die den Rotor des Motors in Drehung versetzt.
Wechselstrommotoren
Neue Fortschritte in der Leistungselektronik haben die Integration von Wechselstrommotoren in Elektrofahrzeuge erleichtert. Um Asynchron- und Synchronmotoren effizient mit Strom zu versorgen, muss ein System nun einen Wechselrichter für dreiphasigen Strom zwischen Batterie und Motor enthalten. Dieser Wechselrichter muss in der Lage sein, den Strom in beide Richtungen zu schalten, sodass die Maschine beim Abbremsen im Generatormodus betrieben werden kann.
Um diese Motoren zu steuern, müssen zwei Schlüsselparameter reguliert werden: die Spannung und die Frequenz des Wechselstromsignals, das vom Wechselrichter geliefert wird. Um die Frequenz anzupassen, müssen lediglich die sechs Schalter mit einer variablen Frequenz gesteuert werden. Was die Spannung betrifft, so muss der Wechselrichter auch eine Pulsweitenmodulationsfunktion (PWM) integrieren, um sie effektiv zu regulieren.
Der variable Reluktanzmotor
Dieser Motor basiert auf dem Reluktanzprinzip mit einem Rotor, der nur aus Blechen besteht, und Wicklungen, die sich auf der Statorebene befinden. Der Hauptvorteil dieses Motortyps liegt in den geringen Verlusten am Rotor, mit einer minimalen Menge an induziertem Strom und relativ niedrigen Lagertemperaturen.
Trotz seiner Attraktivität in Bezug auf Kosten und einfache Herstellung stellt dieser Motor jedoch Herausforderungen dar, insbesondere in Bezug auf die komplexe Steuerung, die nicht sinusförmigen Ströme, den geringen Luftspalt und die spezielle Inverterstruktur (in 4 oder 6 Phasen), die für diese Technologie typisch ist. Darüber hinaus müssen Probleme wie die Bewältigung der erzeugten Geräusche und die großen Drehmomentschwankungen bei niedrigen Geschwindigkeiten berücksichtigt werden.
Der Asynchronmotor
Bei dieser Art von Motor wird der Stator mit sinusförmigen Dreiphasenströmen versorgt, wodurch ein rotierendes Magnetfeld entsteht. Dieses Magnetfeld induziert Ströme im Rotor, wodurch sich dieser mit einer Geschwindigkeit dreht, die etwas geringer ist als die des rotierenden Stator-Magnetfelds. Die Drehzahldifferenz zwischen diesen beiden Elementen wird als Schlupf bezeichnet und stellt die größte Schwäche von Asynchronmotoren dar: Je größer diese Differenz ist, desto geringer ist der Wirkungsgrad des Motors.
Dieser Motortyp arbeitet ohne Bürsten und Magnete und ist mit einem Drehzahlsensor ausgestattet. Obwohl seine Drehmomentdynamik geringer ist als die einer Maschine mit Magneten, erweist sich seine Steuerung als einfacher als die von Synchronmaschinen. Asynchronmotoren weisen bei geringer Last einen zufriedenstellenden Wirkungsgrad auf, benötigen jedoch einen geringen Luftspalt, was sie für den Einsatz in Radmotoren ungeeignet macht. Sie erzeugen bei hohen Drehmomentniveaus und niedrigen Drehzahlen erhebliche Verluste (aufgrund der Magnetisierung des Rotors) und sind tendenziell sperriger und schwerer als Magnetmaschinen.
Der Synchronmotor
Synchronmotoren, die sich durch einen Nullschlupf auszeichnen, ziehen derzeit die Aufmerksamkeit der Hersteller von Elektrofahrzeugen auf sich, da sie in Bezug auf das Drehmoment-Gewichts-Verhältnis, die Leistungsdichte und den Wirkungsgrad eine höhere Leistung bieten. Diese Motoren lassen sich in zwei Hauptkategorien unterteilen: gewickelte Motoren und Permanentmagnetmotoren.
Der gewickelte Synchronmotor nutzt eine Rotorwicklung, um das Magnetfeld zu erzeugen, und bietet eine ähnliche Drehmomentdichte wie Asynchronmotoren. Seine Steuerung ist einfacher als die von Permanentmagnetmotoren und beinhaltet die Regelung des Rotorfelds über einen elektronischen Regler mit geringer Leistung und Bürsten, die den Strom zum Rotor leiten. Obwohl er geringe Teillastverluste und einen guten Wirkungsgrad bei hoher Last aufweist, benötigt er mehr Platz und bietet im Vergleich zu Magnetmotoren eine geringere Drehmomentdynamik.
Permanentmagnet-Synchronmotoren hingegen benötigen keine Rotorwicklung, was sie leichter und frei von Jouleverlusten am Rotor macht, da die Verluste am Stator leichter abgeführt werden können. Diese Motoren bieten ein maximales Massenmoment für Radialflussmaschinen, eine hohe Drehmomentdynamik und eine sehr schnelle Reaktionszeit.
Allerdings ist ihre Steuerung mit sinusförmigen Strömen und einem Positionssensor komplexer, und sie weisen signifikante Verluste bei Teillast und hohen Drehzahlen auf. Ihre Kosten sind aufgrund des Preises der NdFeB-Magneten, die etwa 30 % der Gesamtherstellungskosten ausmachen, ebenfalls höher.
Vergleichstabelle zwischen den verschiedenen Arten von Elektromotoren
| Gleichstrommaschine | Gewickelte Synchronmaschine | Magnetmaschine | Reluktanzmaschine | Asynchrone Maschine | |
|---|---|---|---|---|---|
| Kompaktheit | - | + | ++ | + | - |
| Verluste bei niedriger Geschwindigkeit | - | + | ++ | + | - |
| Verluste bei hoher Geschwindigkeit | + | ++ | - | ++ | ++ |
| Akustik | + | + | + | - | + |
| Zuverlässigkeit | - | + | ++ | ++ | ++ |
| Industrielle Reife für den Fahrzeugantrieb | ++ | + | ++ | - | + |
| Einfache Herstellung | - | - | + | ++ | ++ |
| Kosten | - | + | - | ++ | ++ |
Schlussfolgerung
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Elektromotoren aufgrund ihrer Effizienz, Langlebigkeit und geringeren Umweltbelastung die automobile Mobilität revolutionieren.
Mit ständigen Innovationen und der Unterstützung von Experten für Elektromobilität wie Beev, demDie Zukunft verspricht Elektrofahrzeuge leistungsfähiger und nachhaltiger.
Sind Sie bereit, auf elektrisches Fahren umzusteigen? Kontaktieren Sie Beev noch heute, um mehr zu erfahren!
Mit Beev
Wechseln Sie in die
Elektrisches Auto
oder installieren Sie Ihr
Ladestation
Für Privatpersonen und Unternehmen
