Elektromotoren sind überall. Es wäre wahrscheinlich nicht weit hergeholt zu sagen, dass die moderne Zivilisation, wie wir sie kennen, ohne die Erfindung des Elektromotors vielleicht nicht so aussehen würde. Elektromotoren sind auch in Ihrem Alltag allgegenwärtig, von elektrischen Wasserpumpen bis hin zu Elektromotoren, die Kühlgebläse antreiben.
Aber der größte Hype um den Elektromotor ist in letzter Zeit auf die immense Verbreitung von Elektrofahrzeugen zurückzuführen.
Wenn Sie sich fragen, wie ein EV-Motor funktioniert, sind Sie bei uns genau richtig. Lesen Sie weiter, um alle Details darüber zu erfahren, wie EV-Motoren funktionieren und wie sie mit einem Verbrennungsmotor verglichen werden.
Was ist ein Induktionselektromotor?
Der Induktionsmotor ist ein technisches Wunderwerk. Das Lustige ist, dass diese Art von Elektromotor von Nikola Tesla erfunden wurde, und der elektrische Die Autofirma, die seinen Namen trägt, verwendet auch Induktionsmotoren für einige ihrer berühmten Elektroautos Fahrzeuge. Insbesondere das Model S und sein Cousin Model X verwenden AC-Induktionsmotoren (wobei die neueren Modelle einen Permanentmagnet-Synchronmotor plus einen Induktionsmotor aufweisen). Allgemein ausgedrückt ist ein Induktionsmotor ein Motor, der mithilfe eines induzierten Magnetfelds elektrische Energie in mechanische Energie umwandelt.
Es gehört wahrscheinlich zu den drei besten Erfindungen aller Zeiten, und das ist keine Übertreibung. Der Induktionsmotor ist ziemlich einfach, wobei das einzige bewegliche Teil sein Rotor ist, weshalb sich die Antriebsstränge von Elektrofahrzeugen im Laufe der Jahre als sehr zuverlässig erweisen sollten. Zufälligerweise ist dies einer der Schlüssel Vorteile von Elektroautos gegenüber gasbetriebenen Autos in Sachen Zuverlässigkeit. Der Induktionsmotor verfügt über einen stationären Teil, der als Stator bezeichnet wird, zusammen mit einem inneren Teil, der sich tatsächlich dreht und als Rotor bezeichnet wird.
Der Rotor hat eine durchgehende Welle, die verwendet werden kann, um Dinge zu bewegen, wenn sich der Rotor dreht. Ein Beispiel hierfür ist ein sich drehender Lüfter, der mit der Welle eines Induktionsmotors verbunden ist, oder vielleicht die Räder eines Elektrofahrzeugs, die sich aufgrund der mechanischen Bewegung der Welle des Rotors bewegen. Der AC-Induktionsmotor ist nicht nur in Elektrofahrzeugen vorhanden; Es ist ein Grundnahrungsmittel in allen Aspekten des täglichen Lebens. Viele moderne Fabrikmaschinen verwenden AC-Induktionsmotoren, insbesondere wenn es auf Zuverlässigkeit und niedrige Betriebskosten ankommt.
Das ist einer der Hauptgründe dafür, dass einige Hochleistungs-EVs Induktionsmotoren verwenden. Sie sind extrem zuverlässig und auch sehr effizient. Während Induktionsmotoren ihren gerechten Anteil an Wärme erzeugen (weshalb sie oft mit in das Design eingebauten Lüftern und Lamellen ausgestattet sind), sind sie äußerst effizient. Laut dem US-Energieministerium, EVs können tatsächlich mehr als 77 % der elektrischen Energie nutzen, die sie von einer Ladung direkt an die Räder des Fahrzeugs erhalten. Dieselben Quellen zufolge können benzinbetriebene Autos nur 12 bis 30 % der im Benzin gespeicherten Energie direkt an den Rädern des Autos in nutzbare Energie umwandeln.
Elektrofahrzeuge konvertieren um 77% der elektrischen Energie vom Netz zum Strom an den Rädern. Herkömmliche Benziner wandeln nur etwa um 12%–30% der im Benzin gespeicherten Energie, um die Räder anzutreiben.
Dies ist ein großes Problem und einer der Gründe Elektrofahrzeuge sind besser für die Umwelt, insbesondere wenn es an eine saubere Stromquelle angeschlossen ist.
Wie funktioniert ein Wechselstrom-Induktionsmotor?
Einfach ausgedrückt funktioniert der AC-Induktionsmotor durch Elektrifizierung leitender Kupferspulen, die um den Stator herum angeordnet sind. Der durch die Kupferspulen fließende Wechselstrom induziert ein rotierendes Magnetfeld. Offensichtlich wird in einem EV der Strom, der diesen Schritt ermöglicht, von der Batterie des EV geliefert.
Batterien erzeugen jedoch Gleichstrom, also bevor der Strom aus der Batterie durch die elektrische in mechanische Energie umgewandelt werden kann Motor, muss er einen Zwischenschritt durch einen Wechselrichter durchlaufen, der den von der Batterie gelieferten Gleichstrom in den erforderlichen Wechselstrom umwandelt Energie. Das im Stator erzeugte umlaufende elektromagnetische Feld hat zur Folge, dass im sich bewegenden Rotor ein Strom induziert wird, der wiederum im Rotor ein elektromagnetisches Feld induziert. Aus diesem Grund tragen Induktionsmotoren den Namen Induktion – weil sie durch die Induktion eines Magnetfelds funktionieren.
Die Magie passiert, wenn die rotierende EMF einen elektrischen Strom im Rotor induziert, der wiederum erzeugt seine eigene EMF, die den Rotor dazu zwingt, sich mitzudrehen und dem rotierenden Magnetfeld des zu folgen Stator. Der Rotor dreht die Welle, die der nützliche Teil des Elektromotors ist, und ermöglicht die Erzeugung mechanischer Energie aus elektrischem Strom. In Bezug auf Elektrofahrzeuge bedeutet die Art und Weise, wie diese Elektromotoren Leistung liefern, dass das Drehmoment sofort verfügbar ist, mit dem ICE-Autos nicht einmal ansatzweise konkurrieren können.
Vorteile von Elektromotoren gegenüber Verbrennungsmotoren
Der erste offensichtliche Vorteil von Elektromotoren gegenüber Verbrennungsmotoren ist die drastische Reduzierung beweglicher Teile. Wenn Sie sich eine einfache Animation eines Gasmotors im Vergleich zu einem sich drehenden Elektromotor ansehen, werden Sie sofort feststellen, wie viel komplizierter der Prozess für den Gasmotor ist. Die Reduzierung beweglicher Teile korreliert direkt mit der Wartung dieser verschiedenen Kraftwerke.
Beim Elektromotor kann eigentlich nicht viel schief gehen, vor allem durch Verschleiß. Inzwischen hat der Verbrennungsmotor Tonnen von beweglichen Teilen, die kaputt gehen können. Das soll nicht heißen, dass ein Elektromotor nicht kaputt gehen kann, aber wenn viele der Teile fehlen, die in einem gasbetriebenen Motor kaputt gehen, besteht keine Notwendigkeit, sie zu ersetzen.
Einer der größten Schwachpunkte bei normalen Motoren ist die Steuerkette (oder der Riemen), die es bei einem Elektromotor nicht einmal gibt. Wie bereits erwähnt, ist die Drehmomentabgabe auch ein großes Plus für Elektrofahrzeuge, da sie ein sofortiges Drehmoment liefern können, was zu dem dramatischen Gefühl beiträgt, das Sie beim Beschleunigen eines Elektrofahrzeugs bekommen.
Induktionsmotoren gibt es schon immer, sind aber immer noch revolutionär
Das Lustige an Induktionsmotoren ist, dass sie bei weitem keine neue Erfindung sind. Sie werden auch seit Jahren überall eingesetzt, aber in letzter Zeit erhalten diese Motoren die Anerkennung, die sie immer verdient haben, da die Welle von Elektrofahrzeugen unsere Straßen erobert. Der Induktionsmotor ist nach all den Jahren immer noch ein erstaunliches technisches Wunderwerk, und neue Forschung und Entwicklung sollten dazu beitragen, ihn noch überzeugender zu machen.
