Zu sehen ist ein Hufeisenmagnet auf der rechten Seite, auf der linken befinden sich mehrere Kugeln, die angezogen werden.

Elektromotoren und ihre Anwendungen

Ein Elektromotor verwandelt Strom in Bewegung – klar. Aber wie funktionieren die Motoren, wie ist ihr grundsätzlicher Aufbau und wo können sie überall zum Einsatz kommen? (Bild: Adobe Stock)

Ein Elektromotor verwandelt Strom in Bewegung – klar. Aber wie funktionieren die Motoren, wie ist ihr grundsätzlicher Aufbau und wo können sie überall zum Einsatz kommen? (Bild: Adobe Stock)

Das und mehr erfahren Sie hier über E-Motoren:

  • Elektromotoren sind der Antrieb der E‑Mobilität, wichtig für die Industrie und werden auch in der Raumfahrt eingesetzt.
  • E-Motoren nutzen die magnetische Wirkung von Strom.
  • Es gibt Wechselstrom- und Gleichstrommotoren.

Wie funktionieren Elektromotoren?

Es gibt verschiedene Arten von Elektromotoren, aber sie alle nutzen die magnetische Wirkung von elektrischem Strom: Fließen Elektronen durch einen elektrischen Leiter, etwa einen Draht, dann entsteht ein Magnetfeld. Und wenn dieser Draht spulenförmig aufgewickelt wird, dann wird er zum Magneten – zumindest solange, wie Strom fließt. 

Für Elektromagnete gilt das gleiche wie für Permanentmagnete: Gleiche Pole stoßen sich ab, gegensätzliche ziehen sich an. Ein Vorteil des Elektromagneten ist dabei, dass seine Polarität über die Fließrichtung des Stroms bestimmt werden kann. Das macht sich ein Elektromotor zu Nutze: In seinem einfachsten Aufbau verfügt er über einen beweglichen Teil – den Rotor – und einen festen magnetischen Teil, der den Rotor umgibt: den Stator. Der Rotor wird durch Strom magnetisch gemacht, und zwar so, dass die dem Stator zugewandten Teile jeweils die gleiche Polarität wie die Statorseite haben. Die Teile stoßen sich ab, es entsteht eine Drehbewegung. Nach einer halben Drehung wechselt die Stromrichtung, es liegen sich wieder gleiche Pole gegenüber, die sich abstoßen – und so weiter. Alternativ kann der Rotor mit Permanentmagneten bestückt sein und die Polarität des Stators gesteuert werden.

Viele Elektromotoren können auch als Generator genutzt werden. Dann wird durch die Bewegung des Rotors im magnetischen Feld des Stators Strom erzeugt. Diese Funktionsweise machen sich moderne Elektroautos wie die ID. Modelle von Volkswagen zu Nutze: Bei der Rekuperation wird die Bewegungsenergie des Fahrzeugs in Strom umgewandelt, der der Batterie zugeführt wird. Das erhöht die Reichweite des Elektroautos.

Die Komponente eines Elektromotors in Detail-Ansicht.
Werden Elektromotoren als Generator genutzt, wird durch die Bewegung des Rotors im magnetischen Feld des Stators Strom erzeugt. (Bild: Getty Images)

Welche Arten von Elektromotoren gibt es?

Es gibt zahlreiche verschiedene Arten von Elektromotoren. Der größte Unterschied zwischen ihnen ist die Stromversorgung: Sie kann über Gleichstrom oder Wechselstrom – einphasig oder dreiphasig – erfolgen. Gleichstrommotoren sind relativ groß und schwer, deswegen kommen zum Beispiel in Elektroautos Wechselstrommotoren zum Einsatz. Die wiederum unterteilen sich in Asynchronmotoren und Synchronmotoren. 

Den Unterschied zwischen synchron und asynchron macht der Rotor: Beim Synchronmotor werden dort Permanentmagnete eingesetzt, die dem umlaufenden Magnetfeld des Stators mit gleicher Drehzahl – also synchron – folgen. Beim Asynchronmotor hängt die Drehung des Rotors dem Magnetfeld des Stators etwas hinterher. Synchronmaschinen haben eine höhere Leistungsdichte und einen höheren Wirkungsgrad als Asynchronmaschinen. Die sind dafür günstiger in der Herstellung, auch weil für sie keine seltenen Erden benötigt werden.

Wo werden Elektromotoren eingesetzt?

Zu sehen sind ein Roboter und eine Drohne auf dem Mars.
Die Arten von elektrischen Motoren bieten viele Anwendungsmöglichkeiten – auch im Mars-Roboter Perseverance kommen sie zum Einsatz. (Bild: Getty Images)

Die einzelnen Arten von elektrischen Motoren bieten eine Vielzahl von möglichen Anwendungen: vom kompakten kleinen Motor im Küchengerät über Rolltreppen in Kaufhäusern und industrielle Anwendungen etwa in Produktionsrobotern bis zur Raumfahrt – auch im Mars-Roboter Perseverance etwa stecken verschiedene Elektromotoren. Und natürlich sind leistungsfähige, effiziente elektrische Motoren – zusammen mit modernen Hochvoltbatterien – der Antrieb der Elektromobilität, wo sie unter anderem mit ihrem hohen Drehmoment überzeugen.

Meist werden in Elektroautos permanenterregte Synchronmaschinen (PSM) eingebaut. Motoren also, bei denen starke Permanentmagnete zum Einsatz kommen, und die viel Leistung auf wenig Raum bieten. Sie kommen auch in den ID. Modellen von Volkswagen zum Einsatz. Im ID.4 GTX (Stromverbrauch in kWh/100 km: kombiniert 17,4; CO2-Emission in g/km: 0; Effizienzklasse: A+++) findet sich zusätzlich aber auch eine Asynchronmaschine. Sie schaltet sich in Sekundenbruchteilen dazu, wenn mehr Grip oder Leistung benötigt wird.

Sie möchten sich selbst von der Kraft eines elektrischen Antriebs überzeugen? Dann vereinbaren Sie doch direkt einen Termin für eine Probefahrt oder informieren Sie sich bei Ihrem Volkswagen Händler vor Ort über die aktuellen ID. Modelle.

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1.
ID.4: Stromverbrauch (kombiniert): 17,5–15,5 kWh/100 km (NEFZ); CO2-Emission in g/km: 0; Effizienzklasse: A+++
2.
Bildliche Darstellungen können vom Auslieferungszustand abweichen.

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  • Die angegebenen Verbrauchs- und Emissionswerte wurden nach den gesetzlich vorgeschriebenen Messverfahren ermittelt. Seit dem 1. September 2017 werden bestimmte Neuwagen bereits nach dem weltweit harmonisierten Prüfverfahren für Personenwagen und leichte Nutzfahrzeuge (Worldwide Harmonized Light Vehicles Test Procedure, WLTP), einem realistischeren Prüfverfahren zur Messung des Kraftstoffverbrauchs und der CO2-Emissionen, typgenehmigt. Ab dem 1. September 2018 wird der WLTP schrittweise den neuen europäischen Fahrzyklus (NEFZ) ersetzen. Wegen der realistischeren Prüfbedingungen sind die nach dem WLTP gemessenen Kraftstoffverbrauchs- und CO2-Emissionswerte in vielen Fällen höher als die nach dem NEFZ gemessenen. Dadurch können sich ab 1. September 2018 bei der Fahrzeugbesteuerung entsprechende Änderungen ergeben. Weitere Informationen zu den Unterschieden zwischen WLTP und NEFZ finden Sie unter www.volkswagen.de/wltp.

    Aktuell sind noch die NEFZ-Werte verpflichtend zu kommunizieren. Soweit es sich um Neuwagen handelt, die nach WLTP typgenehmigt sind, werden die NEFZ-Werte von den WLTP-Werten abgeleitet. Die zusätzliche Angabe der WLTP-Werte kann bis zu deren verpflichtender Verwendung freiwillig erfolgen. Soweit die NEFZ-Werte als Spannen angegeben werden, beziehen sie sich nicht auf ein einzelnes, individuelles Fahrzeug und sind nicht Bestandteil des Angebotes. Sie dienen allein Vergleichszwecken zwischen den verschiedenen Fahrzeugtypen. Zusatzausstattungen und Zubehör (Anbauteile, Reifenformat usw.) können relevante Fahrzeugparameter, wie z. B. Gewicht, Rollwiderstand und Aerodynamik, verändern und neben Witterungs- und Verkehrsbedingungen sowie dem individuellen Fahrverhalten den Kraftstoffverbrauch, den Stromverbrauch, die CO2-Emissionen und die Fahrleistungswerte eines Fahrzeugs beeinflussen.

    Weitere Informationen zum offiziellen Kraftstoffverbrauch und den offiziellen, spezifischen CO2-Emissionen neuer Personenkraftwagen können dem „Leitfaden über den Kraftstoffverbrauch, die CO2-Emissionen und den Stromverbrauch neuer Personenkraftwagen“ entnommen werden, der an allen Verkaufsstellen und bei der DAT Deutsche Automobil Treuhand GmbH, Hellmuth-Hirth-Str. 1, 73760 Ostfildern-Scharnhausen (www.dat.de/co2) unentgeltlich erhältlich ist.

    Effizienzklassen bewerten Fahrzeuge anhand der CO2-Emissionen unter Berücksichtigung des Fahrzeugleergewichts. Fahrzeuge, die dem Durchschnitt entsprechen, werden mit D eingestuft. Fahrzeuge, die besser sind als der heutige Durchschnitt werden mit A+++, A++, A+, A, B oder C eingestuft. Fahrzeuge, die schlechter als der Durchschnitt sind, werden mit E, F oder G beschrieben. Die hier gemachten Angaben beziehen sich jeweils auf die EG-Typgenehmigung des gewählten Modells und dessen Serienausstattung gem. Richtlinie 2007/46/EG. Von Ihnen im Zuge der Konfiguration gewählte Sonderausstattung kann dazu führen, dass Ihr konfiguriertes Modell aufgrund der gewählten Ausstattung einem anderen genehmigten Typ entspricht, als dies ohne gewählte Sonderausstattung der Fall wäre. Daraus können sich Abweichungen der Angaben für Ihr konfiguriertes Modell ergeben. Bei den angegebenen CO2-Werten handelt es sich um die Werte, die im Rahmen der Typgenehmigung des Fahrzeugs ermittelt wurden.