Page 37 - Peugeot ImpressYourself 2019 01
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Elektromotoren sind im Vergleich zu einem Verbrennungsmotor deutlich einfacher aufgebaut. So bestehen die strombetriebe- nen Antriebe aus etwa 30 Bauteilen, wäh-
rend Verbrennungsmotoren aus über 1500 Teilen gefer- tigt werden. Das hochkomplexe Getriebe eines Diesels oder Benziners wird durch eine deutlich einfachere Kon- struktion ersetzt, Tank oder Abgasreinigungsanlagen fal- len völlig weg. Weitere Vorteile: Elektromotoren sind leichter, leiser und mit einem Wirkungsgrad von bis zu 90 Prozent der Verbrennungstechnik (Wirkungsgrad etwa 30 bis 40 Prozent) haushoch überlegen.
Dennoch ist die Technologie noch neu und ungewohnt. Ein guter Anlass, die grundlegende Wirkungsweise eines Elektromotors zu erklären. Es gibt drei Komponenten: die Batterie, den Inverter und den Motor. Der Motor besteht im Wesentlichen aus zwei Teilen, dem statischen und dem beweglichen Teil. Dem sogenannten Stator und dem soge- nannten Rotor. Auf der Antriebswelle des Rotors sitzt ein Magnet. Im Stator be nden sich Spulen mit Eisenkern, die ein Magnetfeld erzeugen. Die Magnete sind im Abstand von 120 Grad angeordnet, was für drei Phasen der Bestro- mung sorgt – und so den Namen gibt: Dreiphasen-Motor.
Sowohl im Rotor als auch im Stator sind Magneten untergebracht. Das Magnetfeld im Rotor ist ein statisches, das Magnetfeld im Stator ist ein dynamisches. In einem Elektromotor existieren also zwei Magnet- felder. Die Bewegung und dadurch im Fahrzeug später der Vortrieb entsteht nun – vereinfacht gesagt – dadurch, dass die Magneten im Stator durch Strom erzeugt und verändert werden.
Der Stator umschließt den Rotor, der auf einer Achse angebracht ist und in der Mitte des Stators sitzt. Zwischen den beiden Komponenten ist ein minimaler Spalt. Der Vorteil: Der schnell drehende Rotor in der Mitte wird nicht abgenutzt. Die einzigen Verschleißteile in dieser Anordnung sind die beiden Lager, auf denen die Achse des Rotors liegt.
Im Rotor, also im beweglichen Element, sind eine Reihe von Magneten verbaut, die permanent arbeiten. Das Mag- netfeld im Stator lässt sich dagegen verändern. Da sich glei- che Magnetpole abstoßen, beginnt der Rotor sich zu dre- hen, wenn die gleichen Pole von Stator und Rotor aneinanderliegen. Man kann zudem die Stärke der Span- nung im Stator verändern. Mehr Gas geben bedeutet also eine höhere Stromstärke. Mehr Strom bedeutet ein höheres Magnetfeld. Ein höheres Magnetfeld bedeutet mehr Dreh- moment – und damit mehr Kraft, die am Ende am Rad anliegt.
ERLEBEN
Der Strom aus den Batterien dient nun dazu, den Stator so zu manipulieren, dass sich der Rotor in der gewünsch- ten Geschwindigkeit dreht. Aus der Batterie kommt Gleichstrom – analog zum Handy-Akku oder dem Laptop. Und der muss in der gewünschten Stärke in den Stator. Dafür, dass hier die richtige Spannung anliegt, sorgt der Inverter. Er ist eine Art Gehirn für den Elekt- romotor. Die Ansteuerung erfolgt dann durch Wechsel- strom bei einer Nennspannung von 330 V.
Der Inverter wird mit dem Lagesensor angesteuert. Der gibt an, wie der Rotor im Vergleich zum Stator gerade steht. Diese Information gibt er an den Inverter, der nun wiede- rum steuert, wie der Strom in den Stator eingeprägt werden muss, damit sich der Rotor drehen kann. Bis zu 40.000-mal pro Sekunde wird die Spannung aus der Batterie nun neu geschaltet, um ein optimales Drehmoment zu erreichen. Das Prinzip funktioniert übrigens in beide Richtungen. Das heißt, wenn man rückwärtsfährt, werden die Phasen
des Motors einfach andersherum be- stromt. Es gibt keine mechanischen Ein- wirkungen mehr, ein Getriebe ist nicht vonnöten. Hier arbeitet eine rein elektro- nische Schaltung.
Nun kann man mit einem Elektromo- tor ja nicht nur Gas geben, man kann auch Energie zurückgewinnen. In die- sem Fall verwandelt sich der Motor in einen Generator, der mechanische Ener-
gie – etwa die Drehbewegung des rollenden Autos – in elektrische Energie umwandelt. Hier wirkt das Prinzip der Induktion. Sobald sich der Rotor im Stator durch äußere Einwirkung dreht, entsteht elektrische Spannung. Diese Spannung wird in Energie umgewandelt, die in Form von Strom aus dem Motor über den Konverter wieder zurück in Richtung Batterie  ießt.
Auch wenn im Betrieb kaum Wärme aufgrund mecha- nischer Reibung entsteht, muss ein Elektromotor gekühlt werden. Die einzigen Teile, die Reibung ausgesetzt sind, sind die beiden Lager, auf denen der Rotor läuft. Dennoch erzeugt auch der Strom im Stator Wärme. Je höher der Strom dort ist, desto größer sind auch die Verluste in der Energieumwandlung. Und wenn der Stator zu warm wird, kann der Motor kaputtgehen. Grundsätzlich gilt: Je kälter es ist, desto ef zienter arbeitet ein Elektromotor. Deshalb muss der Motor gekühlt werden – mit einem Wasserküh- lungssystem, das die Flüssigkeit in dünnen Rohrleitungen durch den Stator führt.
90% der Energie wer-
den für den Vor- trieb genutzt
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Foto: Peugeot Kommunikation


































































































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