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Elektromotor

Glossar

Bezug zum Kraftfahrzeug

Umwandlung elektrischer in Bewegungsenergie
Antrieb
Anlasser, Radio, Sitzverstellung, etc.

 

Allgemeine Beschreibung

Elektromotoren sind aus der Automobilwelt nicht mehr wegzudenken. Sie werden in Kraftfahrzeugen für die unterschiedlichsten Zwecke gebraucht. Von großen bis zu äußerst kleinen Elektromotoren finden sich in der Automobilbranche alle Größen und Verwendungszwecke. Beispiele für Verwendungsgebiete im Folgenden:

  • Antrieb
  • Starter
  • Stellmotoren für die Sitzverstellung
  • Elektrische Fensterheber und Schiebedach
  • Zentralverriegelung
  • Stellmotoren und Antriebe in Kleinstelektronik, z.B. CD-Wechsler

 

Elektromotoren sind eine Bauart von Motoren, die es ermöglicht, elektrische Energie in Bewegungsenergie umzuwandeln und somit für Maschinen und mechanische Antriebe nutzbar zu machen. Es gibt verschiedene Konzepte, die die gestellte Aufgabe lösen. Allerdings kommt es bei dem Aufbaukonzept des Elektromotors auf den letztlich zugedachten Zweck an. Auch sind die Kosten und der Wartungsaufwand wichtige Faktoren, die es zu berücksichtigen gibt. In der Regel wird die elektrische Energie genutzt, um rotierende Bewegungsenergie zu erhalten. In seltenen Fällen soll aber auch lineare Bewegungsenergie gewonnen werden.

Elektromotoren basieren auf dem System des Elektromagnetismus. Das Zusammenspiel von einem Dauermagneten und elektrischen Spulen in einer entsprechend konstruierten Anordnung ergeben einen einfachen Elektromotor. Leistungssteigerungen und effizienteren Betrieb können durch weitere Ausbaustufen erzielt werden.

Für die heute technischen Anwendungen sind Elektromotoren geregelte Motoren, die darüber hinaus hoch gesteckte Aspekte der Umweltverträglichkeit erfüllen müssen. Der Wirkungsgrad muss heute sehr hoch sein, um dem wachsenden Energiebedarf von Elektromotoren entgegenzuwirken.

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Funktionsbeschreibung

Im Betrieb eines Elektromotors wirken verschiedene Kräfte. Diese Kräfte werden von den einzelnen Magnetfeldern verursacht. Hierbei ist erst einmal zu vernachlässigen nach welchem konkreten Aufbauprinzip ein vorliegender Motor arbeitet.

Der Stator, hier mit rot und grün zur Veranschaulichung der magnetischen Pole Nord und Süd gekennzeichnet, ist der feststehende Teil des Motors. In der Regel ist er direkt mit dem Gehäuse verbunden. Das innere Profil ist rund ausgeformt, um den innen laufenden Rotor aufzunehmen. Der Stator ist mindestens im Betrieb magnetisch wobei beide magnetische Pole in ihm vereint sind. Es können auch mehrere Magnetfelder ineinander verschachtelt vorkommen. Dies' betrifft allerdings Maßnahmen zur Performanceverbesserung.

Der Rotor, hier grau gekennzeichnet, befindet sich auf der Welle des Motors und ist darauf zentriert. Er ist mit der Welle drehbar gelagert. Weiter ist der Rotor mit einer elektrischen Spule ausgestattet. Im vorderen Teil des Bildes ist der Kommutator. Er ist an die elektrische Spule angeschlossen und läuft zentral auf der Welle mit. Er stellt die Schnittstelle zum Rotor dar. Kohlebürsten schleifen auf dem Kommutator und leiten elektrischen Strom an ihn.
Die Notwendigkeit für diesen Aufwand ist, dass an den Rotor einerseits keine Kabel nach außen angeschlossen werden können. Andererseits muss der Strom permanent umgepolt werden, d.h. Plus- und Minuspol müssen vertauscht werden. Hat der Rotor eine halbe Umdrehhung zurückgelegt, muss das Magnetfeld in die entgegengesetzte Richtung umgekehrt werden, damit sich die Drehrichtung nicht ändert. Durch die Segmentierung des Kommutator findet diese Umpolung „automatisch“ statt, da benachbarte Segmente immer an verschiedene Pole der Spule gehen.
Fließt Strom über die Kohlebürsten in den Kommutator, der seinerseits wieder an die elektrische Spule des Rotors angeschlossen ist, wird hier ein elektrisches Magnetfeld aufgebaut, das durch den räumlichen Versatz zu dem des Stators eine Bewegung verursacht. Durch die Lagerung der Welle und somit nur die Möglichkeit sich drehen zu können im Zusammenspiel mit dem feststehenden Stator, ist das Resultat eine Drehbewegung der Welle.

 
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