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19.08.2013 | Energietechnik | Im Fokus | Onlineartikel

Der ideale Elektromotor für die Elektromobilität

Autor:
Andreas Burkert

Der stromerregte Synchronmotor ist eine Alternative für den Antrieb von Elektrofahrzeugen, schreibt Springer-Autor Enzo Illiano. Der Vergleich der stromerregten Synchronmaschine mit anderen, üblichen Motortechniken zeigt aber auch, dass die präzise Regelung des Rotorstroms die Komplexität des Gesamtsystems erhöht.

Für den Antrieb moderner Elektrofahrzeuge werden in Regel verschiedene Maschinentypen eingesetzt: Darunter Asynchronmaschinen (ASM), die permanenterregte Synchronmaschine (PSM) beziehungsweise Hybridsynchronmaschinen (HSM) sowie die stromerregte Synchronmaschine SSM. Während die Asynchronmaschine vor allem aufgrund der einfachen und kostengünstigen Herstellung punktet, weist sie aber einen schlechten Leistungsfaktor, eine niedrige Effizienz sowie eine abfallende Leistungskurve bei hohen Drehzahlen auf, schreibt Enzo Illiano in seinem Fachbeitrag „Die stromerregte Synchronmaschine als hocheffizienter Traktionsmotor in Elektrofahrzeugen“.

Die Hybridsynchronmaschine hingegen vereint die Wirkung der elektromagnetischen Reluktanz und der Wirkung von Permanentmagneten zur Drehmomentbildung. Effizienz und Leistungskurve heben sich deutlich im positiven Sinne von der Asynchronmaschine ab. Allerdings benötigt die Maschine Magnete aus Seltenen Erden in einem Umfang von etwa 1,5 kg/100 kW.

Strom erregter Synchronmotor mit exzellenter Leistungskurve

So glaubt Illiano, dass die SSM die einzige Topologie ist, welche eine exzellente Leistungskurve ohne den Einsatz von Permanentmagneten aufweist. Der Grund für diese interessante Charakteristik ist die Option, den Rotorstrom und damit die Magnetisierung des Rotors einstellen zu können. Durch diesen zusätzlichen Freiheitsgrad in der Regelung der Maschine kann ein exzellenter Leistungsfaktor, eine sehr gute Spitzenleistungsdichte und ein optimierter Wirkungsgrad, vor allem im Teillastbetrieb, erreicht werden.

Die Analyse eines alltäglichen Fahrzyklus zeigt deutlich, dass dies genau den Anforderungen eines Elektrofahrzeugs entspricht, welches eine starke Spitzenleistung für starke Beschleunigungen, aber im Dauerbetrieb eine sehr geringe durchschnittliche Leistung benötigt. Doch der Vergleich der stromerregten Synchronmaschine mit anderen, üblichen Motortechniken zeigt aber auch, dass die präzise Regelung des Rotorstroms die Komplexität des Gesamtsystems erhöht.

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