Betrachtung und Messung von Elektrofahrzeugkomponenten mit einem Digitalmikroskop

Eigenschaften von Elektrofahrzeugen

• Umweltfreundlich, weil Elektrofahrzeuge keine Treibhausgase ausstoßen
• Niedrige Kosten für Kraftstoff (Strom)
• Hohe Beschleunigungsleistung
• Geringe Anzahl benötigter Komponenten
• Wartungsfreundlichkeit

Aufbau eines Fahrzeugmotors

In Elektrofahrzeugen sind bürstenlose Wechselstrommotoren (AC) verbaut. Da es keine Bürsten gibt, wird die Geräuschentwicklung reduziert und die Wartung vereinfacht.

Rotor

Dies ist eine Abtriebswelle, die über ein Untersetzungsgetriebe die Räder antreibt. Dabei kommen Dauermagnete zum Einsatz.

Stator

Dieser Teil erzeugt die Kraft zum Drehen eines Rotors. Er leitet den Strom entsprechend der Rotordrehung durch die Statorspule.

Rotorpositionssensor

Dieser Sensor erfasst die Rotationsposition des Rotors, um den Wechselstrom, der der Rotordrehzahl entspricht, durch die Statorspule zu leiten.

Arten von Dauermagneten

Ferrit-Magnet

Ferrit-Magnete sind kostengünstig und leicht zu formen. Sie kommen bei Gleichstrommotoren von Fahrzeugen zum Einsatz.

Neodym-Magnet

Neodym-Magnete haben eine mindestens 10-mal höhere magnetische Energie als Ferrit-Magnete und werden für Antriebsmotoren von Elektrofahrzeugen verwendet. Neodym-Magnete sind teuer, weil für ihre Herstellung seltene Erden benötigt werden. Neodym-Magnete sind hart, haben jedoch den Nachteil, dass sie hitzeempfindlich und rostanfällig sind.

Aufbau eines Stators

Ein Stator besteht aus mehreren Schichten elektromagnetischer Stahlbleche mit einer Dicke von jeweils 0,3 bis 0,5 mm.
Diese Elektrobleche werden aus weichmagnetischen Materialien hergestellt, weil die magnetischen Pole sofort umgedreht werden müssen. Je dünner die elektromagnetischen Stahlbleche sind, desto mehr Wirbelstrom kann darin unterdrückt werden. Zusätzlich können Wirbelstromverluste durch die Beschichtung der Blechoberflächen reduziert werden, um sie voneinander zu isolieren.

ECUs und Wechselrichter

Steuergeräte (ECUs) und Wechselrichter, die für Elektrofahrzeuge verwendet werden, haben die folgenden Eigenschaften.

ECU

ECUs steuern den Strom, der durch die Statorspulen fließt, indem sie die optimale Anzahl von Umdrehungen und das optimale Drehmoment berechnen. Die Anzahl der Umdrehungen wird über die Frequenz und das Drehmoment wird über den Strom gesteuert.

Wechselrichter

Wechselrichter sind Komponenten, die den von den Batterien gelieferten Gleichstrom in Wechselstrom umwandeln. Dabei wandeln Wechselrichter nicht nur Gleichstrom in Wechselstrom um, sondern passen auch die Frequenz und die Strommenge während der Umwandlung an, um die Anzahl der Umdrehungen und das Drehmoment der Motoren zu regulieren.