Synchronmotor/Allgemeines

Der am meisten in Elektrorollern und auch anderen Elektrofahrzeugen verwendete Elektromotor ist der Synchronmotor, er besitzt einen hohen Wirkungsgrad (ca. 90%) und ist nahezu verschleißfrei, da er keine mechanischen Kommutatoren hat, hier fällt auch oft der Begriff EC-Motor (electronically commutated). Ein weiterer Vertreter der bürstenlosen Drehstrommotoren ist der Asynchronmotor, er zeichnet sich zwar durch eine einfache Bauart und niedrige Herstellungskosten aus, hat aber gegenüber dem Synchronmotoren einen schlechteren Wirkungsgrad und eine niedrigere Leistungsdichte.

 

Es wird auch oft die Bezeichnung BLDC (Brushless Direct Current) verwendet, obwohl beide Motoren Drehstrommotoren sind. Das rührt daher, dass die primäre Versorgung aus Akkus durch Gleichstrom erfolgt. Der erforderliche Wechselstrom wird durch einen Umrichter erzeugt, der den Gleichstrom elektronisch in einen geeigneten Wechselstrom umformt. Der Umrichter befindet sich im Controller.

Der Controller ist die Regeleinheit für den Motor und seinen Betrieb. Er übersetzt das Signal des Fahrpedals oder des Fahrgriffes und sorgt für ein komfortables Hochfahren des Motors und bei manchen Modellen für eine angenehme Rekuperation. Dazu muss er die Motorposition feststellen können, das erfolgt entweder über Sensoren oder sensorlos über eine Auswertung der Motorströme. Zudem überwacht er die Akkuspannung und die maximalen Stromstärken, so dass durch rechtzeitiges Begrenzen oder Abschalten Bauteilschäden verhindert werden. Je nach Ausführung kann er auch noch weitere Eigenschaften vorweisen wie z. B. einen Fehlerspeicher und eine Programmier-Schnittstelle. Hier ist aber das Ende noch lange nicht erreicht.

Der Synchronmotor wird sowohl als Innenläufer, als auch als Außenläufer gebaut. Bei den üblicherweise in Elektrorollern verwendeten Radnabenmotoren kommt der Außenläufer zum Einsatz, d. h. der Rotor mit den Permanentmagneten sitzt außen und der Stator mit den Wicklungen ist innen angeordnet.

Außenläufer

Gegenüber dem Innenläufer hat der Außenläufer den Vorteil, dass er bei gleicher Baugröße ein höheres Drehmoment und eine geringere Drehzahl aufweist. Warum das so ist wird auf der Seite „Synchronmotor/Eigenschaften“ beschrieben.

Beim Synchronmotor dreht sich der der Rotor mit der gleichen Frequenz wie das Drehfeld. Es stellt sich aber ein Winkelversatz ein, wenn ein Drehmoments aufgebracht werden muss. Der Winkelversatz ist umso größer, je größer das Drehmoment ist.
Beim Asynchronmotor dreht der Rotor mit einer geringeren Frequenz als das Drehfeld. Je höher das Drehmoment ist, desto größer ist der Frequenzunterschied.

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