18 10 Der Elektromotor Der Gleichstrommotor Beim Elektromotor (electric motor) wird immer eine drehbare Spule als Läufer verwendet (Abb. 10.1). Um eine dauernde Drehung zu erhalten, wird die Stromrichtung in der Spule nach jeder halben Drehung geändert. Dies erreicht man mit Hilfe eines Polwenders oder Kommutators (commutator). Er besteht aus einem Zylinder mit zwei voneinander isolierten Metallsegmenten, an welche die Enden der Spule leitend angeschlossen sind. Auf den Metallsegmenten schleifen die sogenannten Bürsten (Schleifkontakte), die meist aus Kohle bestehen und mit den Stromzuleitungen verbunden sind. In der Abbildung 10.1 sieht man, dass ein Segment des Kommutators jeweils nur mit einem Pol der Stromzuleitung in Verbindung steht. Dreht sich die Spule und der damit fest verbundene Kommutator, so gelangen beide Bürsten gleichzeitig auf die nicht leitenden Teile zwischen den Segmenten. Da sich die Spule durch ihre Trägheit weiterbewegt, kommt nun jede Stromzuführung mit dem anderen Segment in Berührung. Dadurch wird die Stromrichtung umgepolt und die einmal begonnene Drehung fortgesetzt. Bei allen Elektromotoren verstärkt man das Magnetfeld der Spule und damit ihre Drehwirkung mit einem Weicheisenkern. In der einfachsten Form ist dieser ein Doppel-T-Anker. Das ist ein Eisenkernen mit einem Querschnitt in Doppel-T-Form. In seinen Ausschnitten sind die Wicklungen der Spule untergebracht (Abb. 10.1). Der Anker mit der Spule wird Rotor1 (rotor) genannt, der feststehende Teil heißt Stator2 (stator). Liegt die Achse der Ankerwicklung parallel zu den Feldlinien des Statorfeldes, so kommt keine Drehung zustande (Totpunkt). Die Bewegung des Doppel-T-Ankers hat also zwei Totpunkte. Man verwendet daher Trommelanker (Abb. 10.2). Bei ihnen sind mehrere Wicklungen im Anker eingebettet, die allerdings um bestimmte Winkel gegeneinander versetzt sind. Daher ist auch der Kommutator in ebenso viele gegeneinander isolierte Segmente geteilt. Als Stator wird bei allen größeren Elektromotoren ein Elektromagnet (Feldmagnet) an Stelle eines Dauermagnets verwendet (Abb. 10.3). Gleichstrommotoren verwendet man bei der Straßenbahn, beim Starter und Ventilator im Auto sowie bei batteriebetriebenen Werkzeugen und Spielzeugen usw. Auch Elektrofahrzeuge, deren Energie aus Akkus kommt, werden von Gleichstrommotoren angetrieben. Der Wechselstrommotor Wenn du bei einem Gleichstrommotor den Ankerstrom umpolst, ändert sich die Drehrichtung des Motors. Das Gleiche geschieht auch, wenn die Stromrichtung im Feldmagnet geändert wird. Wird aber im Rotor und im Stator gleichzeitig umgepolt, bleibt die Drehrichtung des Motors gleich. Das bedeutet, dass ein Gleichstrommotor auch mit Wechselspannung (alternating current) betrieben werden kann (Abb. 10.4). Sowohl der Rotor als auch der Stator müssen Elektromagnete sein, die vom Strom im selben Stromkreis erregt werden. Welche Anwendungen von Elektromotoren findest du bei dir zu Hause 10.2 Elektromotor, zerlegt: Trommelanker (Rotor) mit Kommutator und Kohlebürsten; die Wicklungen sind in den Einschnitten des Ankers eingebettet. 10.1 Gleichstrommotor mit einem Dauermagnet als Stator Stator (Feldmagnet) Doppel-T-Anker mit den Wicklungen der Spule Polwender (Kommutator) mit Metallsegmenten Bürsten (Kohle) 10.3 Stator mit Wicklungen des Feldmagnets 1 rotare (lat.) … sich drehen 2 stare (lat.) … stehen Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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