Elektrische automotor: werking, types en details

Bekijk je een elektrische auto van de buitenkant dan zie je niet heel veel wezenlijke verschillen met een brandstofauto. Kijk je echter naar motoren dan is het verschil een stuk groter. Er leven nog altijd veel vragen over een elektrische wagen. Hoe werkt een elektromotor eigenlijk? Welke typen zijn er en wat valt er nog meer over te vertellen? Je leest het in deze blog.

Een elektromotor tegenover een verbrandingsmotor

Zoals de naam al zegt, werkt een verbrandingsmotor door benzine, diesel of gas te verbranden. Een elektromotor werkt, doordat er elektriciteit door een magnetisch veld stroomt. Hierdoor worden er elektromagnetische krachten opgewekt.

Daarnaast bestaat een verbrandingsmotor uit allerlei bewegende delen, zoals: kleppen, zuigers, de distributieriem en de krukas. Ook zijn elektromotoren een stuk lichter van gewicht dan verbrandingsmotoren. Je tilt ze met enige inspanning gemakkelijk van de grond. Dat gaat je met een brandstofmotor niet lukken.

De werking van een elektrische auto

Hoe werkt een elektrische auto? Dit is een veelgestelde vraag onder autobezitters. Voor velen klinkt het als verre toekomstmuziek, maar langzamerhand worden mensen er steeds nieuwsgieriger naar. Het aantal E-auto’s op de weg neemt dan ook steeds meer toe. Inmiddels zijn ook de eerste occasions op de markt gekomen. Ofwel: de E-auto is sterk in opkomst.

In principe zit er in een elektrische auto maar één bewegend onderdeel: de rotor. Daarnaast hoeft een E-auto niet ‘op toeren te komen’. Vanuit stilstand accelereren deze wagens heel snel. Het toerenbereik is veel groter dan een verbrandingsmotor, waardoor je aan één versnelling genoeg hebt. Daarom hoef je dus niet te schakelen en zit er dus ook geen koppeling in een E-auto.

De werking van een elektromotor

De eerste elektromotoren worden al halverwege de negentiende eeuw ontwikkeld. In de loop van de eeuwen is er op details wel veel aan veranderd, maar een elektromotor van een auto werkt nog steeds volgens aloude principe. Deze krachtbron werkt op basis van het elektromagnetisme, waarbij een rotor in een stator (trommel) draait. Beide onderdelen zijn magnetisch en trekken elkaar aan. Door het magnetisch veld in de stator te laten draaien, wordt de rotor meegetrokken. Zo ontstaat er een draaiende beweging, waardoor de motor gaat werken.

Welke typen elektrische automotoren zijn er?

Er zijn diverse typen elektromotoren en in de auto-industrie maakt men gebruik van de zogenaamde ‘driefasenmotoren’. Deze motoren worden aangedreven door driefasenstroom. Hierbij bewegen er drie spanningsgolven op gelijke afstand van elkaar. De drie fasen zijn op een even grote afstand van elkaar aangesloten op de stator. Hierdoor schuift het magnetisch veld stapsgewijs op en neemt het de rotor mee. Zo ontstaat de beweging waardoor de krachtbron gaat werken.    

Voor elektrische auto’s zijn er drie typen van deze motoren ontwikkeld. Welke elektromotor het meest geschikt is, is in de praktijk lastig te zeggen. Alle drie hebben ze hun voor- en nadelen. Hieronder worden de drie typen besproken.

• Synchrone Motor met permanente magneet (PMSM)

De snelheid van deze motor is gelijk aan de snelheid van de rotor. Vandaar de naam synchrone motor. Hierbij is de stator gemaakt van wikkelingen. Deze wekken onder spanning een magnetisch veld op. De rotor is niet gemaakt van wikkelingen, maar van repen metaal die gemagnetiseerd zijn. Hier komt de naam permanente magneet vandaan. De stroomsterkte zorgt ervoor dat de rotor naar de magneet getrokken wordt (dit is de koppel). De draaisnelheid bepaalt het vermogen van de motor.

• Synchrone motor met elektromagneet

Een synchrone motor met elektromagneet werkt in principe hetzelfde als de PMSM. Het verschil is dat de rotor niet voorzien is van een permanente magneet, maar van een elektromagneet. Nadeel van deze motor is dat zowel de rotor als de stator voorzien moet worden van stroom.

Hierdoor zijn deze motoren iets minder efficiënt dan een PMSM. Echter, het grote voordeel is dat je geen zeldzame aardmetalen (boron en neodymium) hoeft te gebruiken voor de productie ervan. Ter vergelijking: een PMSM is voorzien van ruim een kilo aan deze metalen.   

• Asynchrone motor

Zoals de naam al zegt, loopt bij een asynchrone motor de snelheid van de motor niet gelijk aan die van de rotor. Evenals bij de synchrone motor is de stator wel gemaakt van wikkelingen. Echter, de rotor bestaat uit een metalen wiel, ook wel ‘hamsterwiel’ genoemd. Het magnetische veld van stator trekt de rotor aan, waardoor het hamsterwiel gaat draaien en de motor werken.

Deze rotor draait dus iets langzamer dan die van een synchrone motor. Ook is de luchtweerstand iets groter, waardoor een asynchrone motor minder efficiënt is. De reden dat deze motor toch gebruikt wordt, is dat deze relatief goedkoop is en een sterke constructie heeft.  

Wat maakt de elektrische auto zo populair?

De voordelen van een elektrische auto zijn onmiskenbaar. In de eerste plaats is deze goed voor het milieu. Hij stoot namelijk geen giftige uitlaatgassen uit. Wel is het opwekken van de energie en het produceren van de accu’s minder milieuvriendelijk. Echter, dit weegt niet op tegen de schadelijke effecten die een brandstofauto op het milieu heeft.

Daarnaast heb je veel minder onderhouds- en verbruikskosten aan een elektrische wagen. Er komt geen motorolie aan te pas en er zitten, op de rotor na, geen bewegende delen in. Dit betekent dat er veel minder slijtage optreedt en er dus veel minder onderhoudskosten zijn. Wat de verbruikskosten betreft, zit het ook wel goed. Een volle accu kost slechts een paar euro. Vergelijk dat maar eens met een volle tank benzine. Tot slot valt er op te merken dat elektrische auto’s veel rustiger rijden. Doordat het zwaartepunt lager ligt, is de wegligging veel beter. Daarnaast hoor je de motor van de wagen nauwelijks draaien. Nadeel is dat je ze als voetganger of fietser ook nauwelijks aan hoort komen. Dit is inmiddels opgelost, doordat ze, als ze langzaam rijden, iets meer geluid maken. Het zal voor de meeste mensen even wennen zijn, maar in een E-auto hoef je ook niet te schakelen. Daarbij trekt hij ook nog eens lekker snel op.