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Tim- Christian Feix / Tim Funke / Stefan Geers / Robert Peters Hochschule Osnabrck University of Applied Sciences

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Alternative Antriebe Elektrische Maschinen 2 Inhalt 1. Einleitung 2. Vergleich Verbrennungs- / Elektromotor 3. Genereller Aufbau 4. Varianten des E-Motors 1. Gleichstrommotor 2. Synchronmotor 3. Asynchronmotor 4. Reluktanzmotor 5. Linearmotor 5. Peripherie in Fahrzeug 6. Ausblick

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Alternative Antriebe Elektrische Maschinen 3 Einleitung Definition Motoren, Generatoren: Fr Wandlung von elektrischer in mechanische Energie Transformatoren: Fr Umformung von elektrischer Energie Anwendung in verschiedensten Bereichen: Industrie (Gabelstapler) Verkehrswesen (Straenbahn, Auto) Haushalt (Kleingerte)

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Alternative Antriebe Elektrische Maschinen 4 Vor- und Nachteile von elektrischen Maschinen Vorteile: Hohe Wirkungsgrade Lokal Emissionsfrei Geruscharm Hohe Lebensdauer Kompakte Bauweise Drehrichtung elektronisch steuerbar Maximales Drehmoment aus Stillstand Hohe max. Drehzahl Einsatz als Generator mglich Nachteile: Energieversorgung Anschaffungskosten Gewicht Witterungsabhngig

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Alternative Antriebe Elektrische Maschinen 5 Vergleich Verbrennungs- / Elektromotor

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Alternative Antriebe Elektrische Maschinen 6 Vergleich Verbrennungs- / Elektromotor

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Alternative Antriebe Elektrische Maschinen 7 Einteilung von elektrischen Maschinen Elektrische Maschinen rotierende Maschinen stationre Maschinen Transformator Synchronmotor Asynchronmotor Gleichstrommotor Drehstrommotoren Linearmaschinen Reluktanzmotor

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Alternative Antriebe Elektrische Maschinen 8 Genereller Aufbau RotorStatorRotorStatorRotorStator

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Alternative Antriebe Elektrische Maschinen 9 Varianten des E-Motors - Gleichstrommotors Hauptpol Joch Erregerwicklung Polschuh Brsten Anker Ankerwicklung

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Alternative Antriebe Elektrische Maschinen 10 Varianten des E-Motors - Gleichstrommotor Hauptfluss Kraftrichtung Ankerfluss Eigenschaften: Vorteile: Leichte Steuerung von Drehmoment und Drehzahl Ausgereifte Technik Nachteile: Aufwendig herzustellen Funktionsstrung durch Brstenfeuer Verschlei

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Alternative Antriebe Elektrische Maschinen 11 Varianten des E-Motors - Drehstrommotor Synchronmotor Asynchronmotor Reluktanzmotor

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Alternative Antriebe Elektrische Maschinen 12 Varianten des E-Motors - Synchronmotor Permanentmagnet oder Spule als Rotor Rotor dreht synchron zum Drehfeld Vorteile: Exakte Steuerung der Drehzahl Nachteile: Aufwendig herzustellen Relativ hohe Masse Anwendung als Parallelhybrid

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Alternative Antriebe Elektrische Maschinen 13 Varianten des E-Motors - Asynchronmotor Rotor, bestehend aus Kfig mit Stangen parallel zur Drehachse Magnetfeld der Wicklung induziert Spannung in kurzgeschlossenem Kfig Rotor dreht asynchron zum Drehfeld -> Schlupf entsteht

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Alternative Antriebe Elektrische Maschinen 14 Varianten des E-Motors - Asynchronmotor Zunahme des Schlupfs mit steigendem Drehmoment Drehzahlregulierung/-messung erforderlich Knnen bis zum 2,5 fachen des Nennmoments belastet werden Anwendung als serieller Hybrid Drehmoment Drehzahl Kippmoment Schlupf Nennmoment Vorteile: Langlebig und robust Laufruhig Gnstige Herstellung Wartungsfrei Nachteile: Erfassung/ Steuerung der Drehzahl erforderlich Schlechter Wirkungsgrad bei zu hohem Drehmoment

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Alternative Antriebe Elektrische Maschinen Vorteile: Gnstige Herstellung Wartungsfreiheit Laufruhe 15 Varianten des E-Motors - Reluktanzmotor Rotor dreht im Anlauf asynchron Mit zunehmender Magnetisierung der Zhne stellt sich Synchronitt ein -> Dauerbetrieb: Synchronmotor Nachteile: Geringer Wirkungsgrad Kleiner Leistungsfaktor Anwendung fr mittelgroe Antriebe (100 - 300mm)

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Alternative Antriebe Elektrische Maschinen 16 Varianten des E-Motors - Linearmotor Motor wird abgewickelt es entsteht ein lineares Antriebssystem Drehfeld wird zu Wanderfeld Wanderfeld im Stator zieht Rotor mit

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Alternative Antriebe Elektrische Maschinen 17 Peripherie im Elektrofahrzeug (Brennstoffzellenfahrzeug)

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Alternative Antriebe Elektrische Maschinen 18 Peripherie im Elektrofahrzeug Frequenzumrichter unabdingbar bei Wechsel- und Drehstrommotoren Regeln/Steuern der Frequenz und Spannung hohes Losbrechmoment, sanftes Anfahren Reduzierung der Leistungsabgabe des Motors Umkehrung des Stroms fr Rckwrtsgang

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Alternative Antriebe Elektrische Maschinen 19 Peripherie im Elektrofahrzeug Akkumulator Akku / Batterie Lithium-Ionen-Traktionsbatterie +hohe Energiedichte (bis 150Wh/kg) +Geringe Selbstentladung (2% pro Monat) +Geeignet fr tiefe Temp. (bis -50+C) -Keine Tief-Endladung -Brandgefahr bei Beschdigung

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Alternative Antriebe Elektrische Maschinen 20 Ausblick Entwicklungspotential Akku (Gewicht, Ladezyklen, Energiedichte) Leistungselektronik Gewicht des Fahrzeugs Aerodynamik des Fahrzeugs

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Alternative Antriebe Elektrische Maschinen 21 Vielen Dank fr Ihre Aufmerksamkeit!