Elektroautos und E-Motoren: Emotionalität gegen Skaleneffekte

Vom mikrometerkleinen Motor für die Medizintechnik bis zum kräftigen Traktionsmotor in Schwerlastlokomotiven: Elektromotoren gibt es seit Langem, in allen Größen und Formen, die Technik scheint ausgereift. Gleichwohl bleibt es herausfordernd, für Autos die passenden elektrischen Antriebe zu entwickeln. Intensiv arbeiten Industrie und Wissenschaft an immer ausgeklügelteren und effizienteren Modellen. Manche E-Motoren sind auf hohe Geschwindigkeiten optimiert, andere auf energiesparendes Fahren im Stadtverkehr, wieder andere auf hohe Drehmomente für schwere Lastkraftwagen. Geforscht wird zudem an Motoren ohne Permanentmagneten, um die Importabhängigkeit bei Seltenen Erden, essenziellen Bestandteilen dieser Bauteile, drastisch zu reduzieren. „Mit zunehmender Elektromobilität zeigt sich ein sehr starker Innovationsschub“, sagt Henrik Born, der an der RWTH Aachen optimierte Produktionsprozesse für Elektromotoren erforscht. Das ist umso verblüffender, weil 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. Der Rotor wird in Drehung versetzt, in heutigen E-Autos bis zu 16 000-mal pro Minute. Diese Rotationsbewegung wird über ein Getriebe auf die gewünschte Drehzahl für die Antriebsachse gedrosselt...

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