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Funktion eines Elektromotors durch die Betrachtung als Elektromagneten
Ein Elektromotor wandelt elektrische Energie in mechanische Energie um. Dieser Prozess kann durch das Konzept elektrischer und magnetischer Felder erklärt werden, insbesondere unter der Betrachtung der Rotorspule mit Weicheisenkern als Elektromagnet.
Aufbau eines Elektromotors
Ein Elektromotor besteht hauptsächlich aus zwei Teilen: einem Stator (feststehender Teil) und einem Rotor (beweglicher Teil), der auch als Anker bezeichnet wird. Um den Rotor befindet sich der Weicheisenkern. Der Rotor ist eine Spule, die von elektrischem Strom durchflossen wird, um ein Magnetfeld zu erzeugen. Um diesen Rotor herum befinden sich feste Magnete oder Elektromagnete, die den Stator bilden.
Funktion durch Elektromagneten betrachtet
Wenn Strom durch die Rotorspule fließt, verwandelt sich diese in einen Elektromagneten. Der Weicheisenkern im Inneren der Spule verstärkt das erzeugte Magnetfeld. Wie bei allen Elektromagneten wird das Magnetfeld durch die Richtung des Stromes bestimmt. Sobald die Rotorspule magnetisiert wird, interagiert ihr Magnetfeld mit dem Magnetfeld des Stators.
Die Pole des durch die Rotorspule erzeugten Elektromagneten werden von den gegenüberliegenden Polen des festen Magneten des Stators angezogen und von den ähnlichen Polen abgestoßen. Diese Anziehung und Abstoßung erzeugt ein Drehmoment am Rotor, was ihn veranlasst sich zu drehen. Da der Rotor Teil des Elektromagneten ist, führt diese Bewegung dazu, dass er kontinuierlich verfolgt, eine Position zu erreichen, in der die gegensätzlichen Pole einander am nächsten sind, was zu einer kontinuierlichen Rotation führt.
Aufgabe des Polwenders
Der Polwender, auch Kommutator genannt, ist ein essentieller Bestandteil des Motors. Seine Aufgabe ist es, die Richtung des Stroms durch die Rotorspule in der richtigen Frequenz umzukehren. Ohne den Polwender würde der Rotor eine halbe Drehung machen und dann stillstehen, da die Pole des Elektromagneten und die des Stators ab einem bestimmten Punkt die Rotorspule nicht weiterdrehen lassen, sondern in einer Gleichgewichtsposition halten würden.
Durch das Umpolen des Stroms, gerade wenn der Rotor die Halbdrehung erreicht hat, wechseln die Pole des Elektromagneten im Inneren der Rotorspule ihre Richtung. Dadurch wird die vorherige Anziehung in Abstoßung umgewandelt (und umgekehrt), was den Rotor veranlasst, seine Drehung fortzusetzen. Diese kontinuierliche Umkehrung des Stroms ermöglicht es dem Elektromotor, sich gleichmäßig und ununterbrochen zu drehen.
Zusammenfassend funktionieren Elektromotoren durch die Erzeugung eines magnetischen Feldes mittels einer stromdurchflossenen Rotorspule, die als Elektromagnet fungiert. Der Weicheisenkern verstärkt dieses Magnetfeld. Die Interaktion dieses Magnetfelds mit dem des Stators erzeugt die Drehbewegung. Der Polwender sichert eine kontinuierliche Bewegung, indem er die Richtung des Stromflusses periodisch umkehrt, wodurch die mechanische Energie erzeugt wird, für die Elektromotoren bekannt sind.
