Elektromotoren und ihre Anwendungen

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.

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.

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 17,2-15,8; CO₂-Emission in g/km: kombiniert 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.