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28.08.2013 | Automobil + Motoren | Im Fokus | Onlineartikel

Antriebe für Elektrofahrzeuge: welcher Elektromotor ist der optimale?

Autor:
Christiane Brünglinghaus

Unter den unterschiedlichen Topologien für Traktionsantriebe von Elektrofahrzeugen ist die stromerregte Synchronmaschine (SSM) eine Option. Allerdings erhöht die präzise Regelung des Rotorstroms die Komplexität des Gesamtsystems. Zudem beeinträchtigt der Rotorstrom die Nennleistung des Motors. Doch der stromerregte Synchronmotor hat auch viele Vorteile, wie Forschungen von der ETH Zürich und bei Brusa zeigen.

Für den Antrieb von Elektrofahrzeugen werden in der Regel folgende Maschinentypen verwendet: Zum Einsatz kommen die Asynchronmaschine (ASM), permanenterregte Synchronmaschine (PSM) beziehungsweise Hybridsynchronmaschine (HSM), sowie die stromerregte Synchronmaschine (SSM).

Vorteil der Asynchronmaschine ist ihre einfache und kostengünstige Herstellung. Jedoch weist sie einen schlechten Leistungsfaktor und eine niedrige Effizienz auf. Nachteilig ist auch die abfallende Leistungskurve bei hohen Drehzahlen. Die Hybridsynchronmaschine vereint die Wirkung der elektromagnetischen Reluktanz und der Wirkung von Permanentmagneten zur Drehmomentbildung. Im Gegensatz zur Asynchronmaschine sind Effizienz und Leistungskurve besser. Jedoch benötigt die Maschine Magnete aus Seltenen Erden in einem Umfang von etwa 1,5 kg/100 kW.

Sehr gute Leistungskurve ohne den Einsatz von Permanentmagneten

Die SSM hingegen ist die einzige Topologie, welche eine sehr gute Leistungskurve ohne den Einsatz von Permanentmagneten aufweist, erläutert Enzo Illiano, Doktorand an der ETH Zürich und Mitarbeiter von Brusa. Grund dafür ist die Option, den Rotorstrom und damit die Magnetisierung des Rotors einstellen zu können. Doch die präzise Regelung des Rotorstroms erhöht die Komplexität des Gesamtsystems. Zudem beeinträchtigt dieser Rotorstrom die Nennleistung des Motors. Die Entwicklung einer optimierten Motorsteuerung und eine präzise definierte Rotorform sind unverzichtbar, möchte man das Leistungsdefizit verringern, erläutert der Forscher. Unter Berücksichtigung der zuvor genannten Punkte konnte eine stromerregte Synchronmaschine entwickelt werden, die über ein Dauermoment von 110 Nm verfügt und etwa 55 kg wiegt.

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