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Klein, leise und gut versteckt

Eine Übersicht über die gängigen Bauarten von E-Motoren

Der PSM ist der gängigste E-Antrieb – hier eine ölgekühlte Variante von Yamaha. Foto: Yamaha

Allen Elektromotoren gemein ist der grundsätzliche Aufbau aus einem feststehenden, magnetischen Stator und einem sich bewegenden Rotor (oder „Läufer“), der letztlich auch die Räder des Autos in Bewegung setzt. Damit er sich dreht, muss er über ein Magnetfeld verfügen, das vom Magnetfeld des Stators angezogen wird. Kurz bevor sich beide treffen, wandert das Feld des Stators weiter und zwingt den Rotor dazu, hinterherzuziehen.PSM – der effiziente AllrounderAm häufigsten übernimmt mittlerweile der sogenannte permanenterregte Synchronmotor (PSM) die Antriebsarbeit im E-Auto. „Permanent“, weil der Rotor über eigene Magneten verfügt, die ein permanentes Feld erzeugen. Diese Motoren sind kompakt, laufruhig und verfügen über einen hohen Wirkungsgrad. Allerdings sind sie nicht billig: Vor allem die Seltenen Erden als Rohstoff für die Permanentmagneten kosten und sind nur begrenzt verfügbar. Trotzdem ist der PSM heute mit weitem Abstand der gängigste E-Antrieb in E-Autos und Plug-in-Hybriden.

FSM – die günstige Alternative

Bei der fremderregten Variante (FSM) wird das Magnetfeld temporär durch Strom erzeugt – also durch einen Elektromagneten. Das ist in der Produktion deutlich günstiger. Gleichzeitig ist der Wirkungsgrad etwas schlechter, weshalb diese Technik vor allem für eher preissensible E-Autos interessant ist. Und für solche, bei denen es weniger auf extreme Fahrleistungen oder Reichweiten ankommt.

ASM – der große Segler

Neben den beiden Arten von Synchronmotoren gibt es noch eine dritte Variante der E-Maschine: die asynchrone. Während bei den Synchronmotoren die Magnetfelder von Stator und Rotor im gleichen Takt laufen, hinkt der Rotor beim Asynchronmotor (ASM) leicht hinterher. Das sehr robuste Gesamtkonzept ist etwas simpler, kommt ohne aufwendige Regelung und teure Permanentmagnete aus. Im Gegenzug mangelt es dem ASM jedoch an Effizienz. Zudem ist er vergleichsweise schwer und laut. Allerdings hat er einen großen Vorteil: Er lässt sich jederzeit deaktivieren. Wird der Strom abgeschaltet, läuft er im Freilauf mit und verbraucht dabei keine Energie. Die Permanentmagnete im PSM hingegen wirken im Schiebebetrieb wie ein Dynamo und rekuperieren permanent. Beim Segeln auf der Schnellstraße ist das nicht erwünscht.

Kombi-Antrieb – das Beste aus zwei Welten

Weil in vielen E-Modellen mit Allradantrieb sowieso zwei Motoren zum Einsatz kommen, liegt es nahe, die Vorteile beider Konzepte zu verbinden. Tesla etwa setzt bei Model S und X einen ASM für den Highway-Betrieb ein, während abseits der Schnellstraße der effizientere PSM den Antrieb übernimmt. Künftig dürfte sich diese Art der Arbeitsteilung in weiteren Modellen finden. Allerdings wohl eher in der gehobenen Preisklasse. Holger Holzer/SP-X