Die E-Motoren der deutschen Autobauer

DeepDrive Doppelrotor Radialfluss CSD Zentralmotor Elektromotor

Auf der IAA 2023 in München stellt das Unternehmen DeepDrive zwei neue Elektroantriebe vor, CSD 450 und CSD 700.

Die Doppelrotor-Technologie von DeepDrive bringt mehr Effizienz, weniger Gewicht und geringeren Einsatz seltener Erden.

Porsche setzt beim Taycan vorne und hinten auf permanent erregte Synchronmaschinen (PSM).

Blick in eine Synchronmaschine des Taycan, die Porsche in Zuffenhausen produziert.

Schon 2013 brachte BMW mit dem i3 sein erste E-Auto auf den Markt.

07/2013 BMW i3 Fahrbericht Malte Jürgens

Beim i3 kam eine permanent erregte Synchronmaschine an der Hinterachse zum Einsatz.

Der iX3 ist der erste E-SUV von BMW; auch bei ihm sitzt eine Synchronmaschine auf der Hinterachse, allerdings eine stromerregte, die somit keine Permanentmagnete aus seltenen Erden braucht.

Der iX3 basiert auf dem konventionell angetriebenen X3. Daher kann der SUV alle Antriebsarten: Diesel, Benziner, Plug-in-Hybrid und rein elektrischer Antrieb.

Die Batterie des iX3 besteht aus 188 prismatischen Zellen und hat eine Kapazität von 80 kWh. Sie wiegt 518 Kilogramm.

Ein Schnitt durch eine fremd erregte Synchronmaschine (FSM), links die Schleifringe und die (gelben) Kontakte (Bürsten) zur Strom-Versorgung des Rotors.

Im iX3 setzt BMW erstmals den Elektromotor der 5. Generation ein. Als stromerregte Synchronmaschine (SSM) kommt er ohne seltene Erden aus, braucht dafür aber Bürsten und Schleifkontakte zur Stromübertragung in den Rotor.

BMW hat den Motor selbst entwickelt und stellt ihn im frisch umgebauten Werk Dingolfing selbst her.

Bayerisches Motorenwerk: Produktion von E-Antrieben bei BMW, die Maschinen mit Achsantrieb und Leistungselektronik eine Einheit bilden.

Die Spulen in den Gen5-Motoren sind wie beim Porsche Taycan mit so genannten Hair-Pin-Wicklungen (Haarnadel) verdrahtet, was die Kupfermenge in den Wicklungen erhöht. Die Leistungsdichte des Motors ist 30 Prozent höher als bei den bisherigen BMW-E-Motoren.

Leistungselektronik, Getriebe, Motor packt BMW eng zu einer Einheit zusammen.

Alles zusammen sitzt beim iX3 auf der Hinterachse.

Ein gegenüber den anderen X3-Modellen veränderter Hinterachsträger schafft Platz für die Motor-Getriebe-Elektronik-Einheit.

Im iX3 hat der skalierbare Motor 286 PS und stemmt aus dem Stand 400 Nm maximales Drehmoment.

Akku im Fahrzeugboden, E-Antrieb an der Hinterachse - so ist das Konzept im iX3.

Ladeeinheit, Batterien und E-Antrieb sind skalierbar und für verschiedene Antriebsformen nutzbar.

Nach dem iX3 bekommen auch i4 und iNext den E-Antrieb der fünften Generation .

Im i4 gibt es optional Allradantrieb - mit zwei Motoren, einer hinten, ein zusätzlicher vorn. Beide arbeiten nach dem selben Prinzip der stromerregten Synchronmaschine.

Natürlich gibt es auch SUV iX Allradantrieb - mit SSM auf Vorder- und Hinterachse. Im iX M60 können die beiden Motoren bis zu 600 PS Systemleistung bereitstellen.

Mahles Elektromotor ist ebenfalls eine fremderregte Synchronmaschine, kommt aber ohne Bürsten und Schleifring für die Stromübertragung in den Rotor aus; Mahle hat hierfür eine induktive Energieübertragung über einen Luftspalt hinweg nach dem Transformatorprinzip konstruiert.

VWs modularer Elektrobaukasten (MEB), auf dem auch der Audi Q4 E-Tron aufbaut, stellt den elektrischen Allradantrieb auch mit zwei Motoren dar; allerdings kommt im MEB dann nur hinten eine permanent erregte Synchronmaschine vor, während vorne bei Bedarf eine Asynchronmaschine eingreift.

Die Asynchronmaschine lässt sich gut abschalten bzw. rekuperiert nicht zwangsweise, wenn sie stromlos geschaltet wird, sie läuft dann ohne Widerstand mit was sie für einen temporäreren Einsatz prädestiniert. Beide Maschinen sind flüssigkeitsgekühlt.

Die Asynchronmaschine im Schnitt - im ID.4 GTX leistet sie 80 kW.

Hier ein Schnitt durch die permanent erregte Synchronmaschine auf der Hinterachse des VW ID.4 GTX; gut zu erkennen die Kupferdrahtwicklungen außen am Stator.

Im Audi E-Tron S kommen insgesamt drei E-Maschinen zum Einsatz, eine vorn, zwei hinten. Die beiden hinteren sind je für ein Rad zuständig und ermöglichen entsprechend so genannte Torque Vectoring - das heißt, das kurvenäußere Rad lässt sich beispielsweise überbeschleunigen, um den Kurvenradius durch ein Übersteuerungstendenz zu verkleinern.

Audi verwendet beim E-Tron Asynchronmaschinen. Hier eine Schnittzeichnung mit Regelelektronik und Getriebe.

Die Asynchronmaschine des Audi E-Tron: Der Stator mit den Kupferwicklungen links, rechts der herausgezogene Rotor.

Beide hinteren Maschinen sitzen in einem Gehäuse mit gemeinsamer Kühlung, sind aber antriebsseitig nicht verbunden.

Beim Porsche Taycan (und damit auch beim Audi E-Tron GT) sitzt hinten maximal eine permanent erregte Synchronmaschine (PSM); vorne sitzt bei den stärkeren eine zweite, kleinere ebenfalls permanent erregte Synchronmaschine.

Bei Elektromotoren liegt das maximal Drehmoment bereits bei null Umdrehungen an, fällt dann aber bald stark ab. Die PSM hinten (hier beim Audi E-Tron GT) gibt daher ihre Kraft allerdings an ein 2-Gang-Getriebe ab, um die Beschleunigung zu verbessern.

In der Formel E arbeitet auch Audi mit einer PSM. Hier erzeugen mit Kupfer umwickelte Stahlblechzähne das elektromagnetische Drehfeld, das den Rotor antreibt. Der besteht aus einer nicht elektrischen Trägerwelle, die außen mit Permanentmagneten bestückt ist. Durch optimiert abgestimmte Bauteile schafft der Motor eine Effizienz von 97 Prozent und der gesamte Antriebsstrang über 95 Prozent.

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