Permanenterregt, reluktant, asynchron: Welchen E-Motor hätten's denn gern?
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Eigentlich ist der Elektromotor ein alter Hut. Schon 1834 gab es praxistaugliche Exemplare. Seitdem ist die Technologie jedoch deutlich gereift: Wirkungsgrade von mehr als 90 Prozent sind möglich, er ist wartungsarm, kompakt und günstig in der Massenproduktion.
Heute sind verschiedene Varianten im Einsatz: vom mikrometerkleinen Motor für die Medizintechnik bis zum kräftigen Traktionsmotor in Schwerlastlokomotiven. Für Entwicklungsingenieure sollten elektrische Antriebe für Autos also keine große Herausforderung darstellen. In der Realität sieht es aber anders aus.
Intensiv arbeiten Industrie und Forschungsinstitute an immer ausgeklügelteren und effizienteren E-Motoren. Manche Modelle sind für hohe Geschwindigkeiten optimiert, andere für energiesparendes Fahren im Stadtverkehr, wieder andere für hohe Drehmomente für schwere Lastkraftwagen.
"Ein starker Innovationsschub"
Bislang dominieren Motoren mit Permanentmagneten den Markt, zunehmend nehmen Autohersteller und Zulieferer jedoch Aggregate ohne diese Magnete ins Visier. So ließe sich Europas Importabhängigkeit bei seltenen Erden – einem zentralen Bestandteil von Permanentmagneten – drastisch reduzieren.
Parallel dazu wird die Produktionstechnik verbessert und – bisher eher zaghaft – nach umfassenden Recycling-Strategien für eine kommende Kreislaufwirtschaft gesucht. "Mit zunehmender Elektromobilität zeigt sich ein sehr starker Innovationsschub," sagt Henrik Born, der an der RWTH Aachen an optimierten Produktionsprozessen für Elektromotoren forscht.
Ende des Trends noch lange nicht erreicht
Ein Ende dieses Trends sei noch lange nicht erreicht. Das ist verblüffend, da alle Elektromotoren auf dem gleichen Grundprinzip aufbauen: Durch Spulen in einem drehbaren Rotor mit einem Kern aus Eisen fließt elektrischer Strom mal in die eine, mal in die andere Richtung. Dadurch werden Magnetfelder aufgebaut, deren Polung regelmäßig wechselt.
Ein fester Stator mit integrierten Permanentmagneten umgibt den Rotor. So entsteht ein Wechselspiel aus magnetischer Anziehung und Abstoßung zwischen Stator und Rotor, das den Rotor in Drehung versetzt – in heutigen Elektroautos bis zu 16.000 Mal pro Minute. Diese Rotationsbewegung wird über ein Getriebe – derzeit meist mit nur einem einzigen Gang – auf die gewünschte Drehzahl für die Antriebsachse gedrosselt.