Starten, ruitenwissen, stoel verstellen, ramen openen: al lang voor hybriden en EV’s de markt overspoelen komen we elektromotoren tegen in de auto. Met de accu als gelijkstroombron is er natuurlijk niets makkelijker dan de auto te voorzien van gelijkstroommotoren. Is het echt zo simpel?

Wanneer we een stroomgeleider in een magnetisch veld plaatsen ontstaat er een kracht opzij zodra we door die geleider een stroom laten lopen. Die kracht heet de Lorentzkracht en zal de geleider opzij proberen te duwen. Wanneer we in datzelfde veld nog een geleider plaatsen maar daar de stroom in tegengestelde richting laten lopen, zal de kracht op die tweede geleider tegengesteld zijn aan de eerste kracht. Wanneer we beide geleiders fysiek met elkaar verbinden en halverwege de verbinding een draaipunt construeren zullen de geleiders om dat draaipunt gaan roteren. Zie hier: de basis van de elektromotor.

Bovenstaande klinkt wel heel erg simpel. In de praktijk zijn er nog een paar details die ingevuld moeten worden. Om te beginnen moet er een continue aan- en afvoer van elektriciteit zijn. Dit kan met behulp van koolborstels en een collector, die zorgen voor een elektrische verbinding met het draaiende deel (het anker) van de motor. Verder gaan we het met twee geleiders niet redden, op de omtrek van het anker zijn meer geleiders nodig voor een eenparige loop van de motor.

In basis zorgt de grootte van de stroom voor de grootte van het koppel dat de motor levert: hoe groter de stroom, hoe groter de Lorentzkracht en dus het moment dat de geleiders creëren rond het draaipunt. Dat is onafhankelijk van het toerental. Uitgangspunt voor de toerenregeling is namelijk de spanning. Althans tot het maximum vermogen bereikt is. Een verdere toename van het toerental bij maximum vermogen kan gek genoeg geregeld worden door de invloed van het magnetisch veld terug te dringen. Dat laatste wordt lastig met permanente magneten, maar wanneer gebruik gemaakt wordt van elektromagneten is dat wél mogelijk. Het koppel neemt dan weliswaar af, maar bij gelijkblijvend vermogen zal het toerental verder toenemen. Wanneer de stroom door geleiders in de rotor eerst door de elektromagneten loopt spreken we van een seriemotor. In de conventionele auto is die serieschakeling een veel gebruikte oplossing bij startmotoren.

3 Bekijk reacties