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Motorenarten für Elektrofahrzeuge

Modernen Elektroantriebe und immer effizienter werdende Akkutechnik ist die Grundlage für neue Trendmärkte. In der folgenden Auflistung findest du technischen Background zu den gängigen Antriebstechniken für E-Scooter, E-Einräder, E-Skateboards, Hoverboards, Pedelecs und Co.

Der Bürstenmotor

Der akkubetriebene Bürstenmotor besteht im Grundaufbau aus einem Rotor (mit Wicklungen), der sich um den starren sog. Stator dreht. Im Stator befindet sich ein Elektromagnet welcher ein Magnetfeld im Rotor aufbaut, wodurch dieser in Bewegung gerät.

Nun dreht sich der Rotor so weit, bis sein Magnetfeld gleich dem im Stator ist, da sich die gegenüberliegenden Magnetfelder anziehen und abstoßen. Damit der Rotor nicht stehenbleibt muss der Strom im Anker umgepolt werden.

Der Strom wird beim Bürstenmotor über die Kohlebürsten zugeleitet zu einem Kollektor, dem segmentierten Kommutator, der als mechanischer Umschalter dient.

Der Rotor dreht sich um die eigene Achse, dabei schaltet sich über den mitdrehenden Kommutator jeweils die passende Wicklung in den Stromweg. So wird aus elektrischer Arbeit eine mechanische Arbeit. Da mit der Drehung des Rotors die Stromrichtung durch die Wicklungen des Rotors geändert werden, gelangen immer die Leiter mit einem so ausgerichteten Stromfluss in das Stator-Magnetfeld, dass ein Drehmoment zustande kommt. Beim Bürstenmotor sind die Abnutzung sowie der Verschleiß vergleichsweise höher, da Reibung an den Schleifkontakten und Hitze und Funkenbildung ensteht.

Der bürstenlose Motor

Der bürstenlose Motor, electronically commutated Motor oder kurz EC-Motor, ist wie eine Drehstrom-Synchronmaschine aufgebaut und wird durch eine entsprechende Elektronik angesteuert, die Strom in die Spulen des Stators einspeist. Als Rotor nutzt der bürstenlose Motor einen Permanentmagneten und der Stator besitzt den Elektromagneten. Die elektronische Steuerung speist den Strom in die meist dreisträngige Drehstromwicklung ein und erzeugt ein drehendes magnetisches Feld in den Statorspulen, so dass sich ein rotierendes Magnetfeld bildet und der Rotor mit dem Permanentmagnet dieser Drehung folgen kann – er wird mitgezogen. Das Regelverhalten kann man mit einer entsprechenden Ansteuerschaltung erzielen, dass es dem Verhaltne einer Gleichstrommaschine entspricht. Dabei setzt man einen vereinfachten Frequenzumrichter mit einer Blockkommutierung ein, hier wird der Zwischenkreis direkt an eine variablen Gleichspannung angeschlossen und so die Drehzahl des Motors gesteuert. Der EC-Motor wird gern für kleinere Antriebe verwendet.
Der Elektromotor ohne Bürsten ist deutlich verschleißfreier wie der Bürstenmotor.

Der Nabenmotor (Radnabemotor)

Der Nabenmotor kann in der Radnabe des Vorderrades oder des Hinterrades sitzen. Er ist bei Elektrofahrrädern sowie Pedelecs der meist eingesetzte Motor und findet auch bei Elektroscooter und Co häufig Verwendung. Diese Art von Motor kennt man auch von elektrischen Rollstühlen. Der Nabenmotor ist fest in die Radnabe eingebaut. Hier gibt es äußerst leistungsstarke Motoren die auf kleinsten Raum untergebracht werden können (siehe z.B. SXT light).

Wenn der Nabenmotor ein Getriebe hat, läuft der Stator schneller, der Motor kann dadurch kleiner ausfallen. Wegen seines geringeren Gewichts und Massenträgheitsmoments wird er wird gern ins Vorderrad eingebaut, die Lenkung wird hierdurch kaum erschwert und die Kreiselmomente sind kleiner.

Im Hinterrad eingebaut, hat das Rad eine bessere Bodenhaftung. Der Antrieb mit einem Nabenmotor bedingt einen etwas höheren Energieeinsatz, was sich beim Beschleunigen sowie beim Bremsen bemerkbar machen kann.

weitere Ressourcen:
Radnabenmotor auf Wikipedia

Der Tretlagermotor

Der Tretlagermotor befindet sich beim Elektrofahrrad/Pedelec unter dem Sattelrohr und somit zentral am Fahrrad-Tiefpunkt. Der Motor zieht hinter dem vorderen Kettenblatt direkt am unteren Kettenstrang. Dadurch fühlt man die Wirkung direkt an der Tretkurbel.

Dieser Mittelmotor ist unter den Fahrradmotoren derjenige mit dem größten Verschleiß, wegen des direkten Antriebes zur Kette. Da der Tretlagermotor auch ein Getriebe besitzt, führt das ebenfalls zur Belastung des Antriebs.

Der große Vorteil ist die direkte Kraftübertragung. Der Motor hat einen guten Wirkungsgrad, wenn er die Kette trifft, was sich auch beim Schalten bemerkbar macht. Eine Verkabelung ist nur minimal zum Lenker erforderlich, dadurch ist er kaum störanfällig. Die Schaltung des Tretlagermotors befindet sich an der Hinterachse. Die kompakte Bauweise des Tretlagermotors bietet den Vorteil, dass das Fahrrad neben einem tiefen Schwerpunkt auch eine gute Gewichtsverteilung bekommt. Dadurch genießt Du als Fahrer ein gutes Handling und fährst sicherer.