treiben Elektrofahrzeuge (EVs) an
Ein Elektromotor ist eine Maschine, die elektrische Energie in mechanische Energie umwandelt, die ein System antreibt, wie ein Automotor, der Räder dreht, um das Fahrzeug zu bewegen. Es besteht aus zwei mechanischen Komponenten: dem Stator, der fest ist, und dem Rotor, der sich bewegt. Außerdem verfügt es über zwei elektrische Komponenten: einen Magnetsatz und einen Elektromagneten. Der Motor erzeugt Kraft, indem er Strom in Magnetfelder umwandelt, die miteinander interagieren und eine Drehbewegung erzeugen. Ein einfaches Beispiel sind zwei Stabmagnete, deren Enden mit „Norden“ und „Süden“ gekennzeichnet sind. Wenn das nördliche Ende eines Magneten das südliche Ende eines anderen anzieht, drehen sich die Magnete, während sie sich gegenseitig anziehen.
Ein Verbrennungsmotor (IC) benötigt einen Kolben, um die Kurbelwelle anzutreiben, die die Räder antreibt, um das Fahrzeug zu drehen. Ein Elektrofahrzeug verwendet einen Elektromotor, um die gleiche Bewegung zu erreichen, jedoch mit viel höherem Drehmoment und höherer Geschwindigkeit und mit weniger Lärm.
Elektrofahrzeuge erzeugen bei niedrigen Geschwindigkeiten mehr Drehmoment als Benzinmotoren. Dadurch können sie das Fahrzeug mit einem einzigen Gang fahren und bieten eine größere Reichweite als bisher möglich. Einige schwerere Elektrofahrzeuge, die für den Transport von Anhängern konzipiert sind, benötigen jedoch möglicherweise ein Mehrganggetriebe, um die Effizienz beim Fahren mit Autobahngeschwindigkeit zu erhöhen.
Elektromotoren treiben Elektrofahrzeuge (EVs) an
Um zu funktionieren, muss der Elektromotor eines Elektrofahrzeugs das erforderliche Drehmoment bei hoher Geschwindigkeit erzeugen, ohne zu überhitzen. Dazu wird ein Kühlventilator verwendet, der Umgebungsluft durch den Motor saugt und seinen Spulenwiderstand kühlt. Es kann auch ein integrierter Flüssigkeitskühler verwendet werden, der die Magnete und den Rotor kühlt.
Der Motor kann entweder mit Gleich- oder Wechselstrom betrieben werden. Sein Design nutzt Gleichstrom (DC), um ein Magnetfeld zu erzeugen, das mit einem stationären Magneten interagiert, um ihn in Rotation zu versetzen. Der Motor nutzt außerdem einen Luftspalt zwischen den Magneten und dem Rotor, um die Drehbewegung zu ermöglichen. Die Breite des Luftspalts beeinflusst die Leistung. Ein großer Spalt verringert die Leistung des Motors, ein enger Spalt erhöht sie.
Typischerweise besteht der Anker in einem Elektromotor aus Drahtwicklungen auf einem weichen, laminierten ferromagnetischen Eisenkern, der bei Stromzufuhr magnetische Pole erzeugt. Wenn Strom durch diese Drähte fließt, üben die von ihnen erzeugten Magnetfelder eine Lorentzkraft auf den Kern aus. Dadurch wird der Rotor in Drehung versetzt, wodurch die mechanische Leistung bereitgestellt wird.
Um zu verhindern, dass der Rotor jemals an den Magneten des Stators „klebt“, schaltet ein Kommutator den Strom zwischen den Bürsten und einer der Ankerspulen. Die daraus resultierende Wechselwirkung zwischen den Magnetfeldern der beiden Spulen verhindert, dass sich der Nordpol des Rotors jemals mit dem Südpol des Stators ausrichtet, sodass er den statischen Magneten ständig abstößt und den rotierenden Magneten anzieht. Dies bleibt so lange bestehen, wie Strom durch den Motor fließt, trotz Widerstandsverlusten in den Spulen und mechanischen Verlusten in Lagern und anderen mechanischen Teilen. Darüber hinaus verbrauchen Kommutator und Bürsten elektrische Energie und geben Wärme ab. Dieser Abfall ist eine Hauptursache für Motorverluste.