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Wie funktioniert ein Elektromotor?

Elektromotoren bilden die Basis der E-Mobilität und sind seit 2018 in über 5 Millionen Fahrzeugen als Antrieb vorhanden. Doch was ist eigentlich ein Elektromotor? Wie funktioniert ein Elektromotor und was sind seine Vor- und Nachteile? Die Antworten darauf haben wir hier!

Was ist ein Elektromotor?

Elektromotoren – oder auch E-Motoren – gibt es, entgegen geläufiger Annahmen, im Gegensatz zu beispielsweise Dieselmotoren schon etwas länger, denn das erste deutsche Elektroauto, das Aufsehen erregte, war der Flocken Elektrowagen. Diesen stellte die Maschinenfabrik A. Flocken im Jahr 1888 her. Anders als Verbrennungsmotoren wird ein Elektromotor durch elektrische Energie angetrieben. Einfach gesagt erzeugt ein Elektromotor aus elektrischer Energie eine mechanische Energie. Demnach werden Elektromotoren durch einen Stromanschluss mit elektrischer Energie aufgeladen.

Aus welchen Teilen besteht ein Elektromotor?

  • Was ist der Stator in einem Elektromotor?

Der Stator in einem Elektromotor ist ein unbeweglicher Feld- oder Elektromagnet, der außerhalb des Motorgehäuses fest angebracht ist. Er wird mit zwei stabilen gegenüberliegenden Polen über Gleichstrom betrieben. Es gibt aber auch Elektromotoren, bei denen sich der Stator im Inneren des Motors befindet. Dieser wird in diesem der Fall als Außenläufer bezeichnet.

  • Was ist der Rotor in einem Elektromotor?

Der Rotor ist ein weiterer Elektromagnet des Elektromotors und befindet sich innerhalb des Stators. Im Gegensatz zum Stator ist der Rotor drehbar und wird – über einen Kommutator – ebenfalls unter Strom gesetzt. Allerdings wird der Rotor über Wechselstrom betrieben, somit ändert sein Magnetfeld sich regelmäßig. Das führt dazu, dass der Rotor ständig rotiert.

  • Was ist der Kommutator bei einem Elektromotor?

Der Kommutator ist eine Scheibe aus Metall und für den ständigen Wechsel der Stromrichtung verantwortlich. Durch die kontinuierliche Änderung der Stromrichtung ändert sich auch das Magnetfeld im Elektromagneten. Das führt dazu, dass der Motor nicht stehen bleibt. Die Aufgabe des Kommutators ist es, das Magnetfeld des Rotors nach einer halben Stunde zu tauschen, damit der Strom umgekehrt durch die Spule läuft.

  • Was ist die Spule bei einem Elektromotor?

Die Spule im Elektromotor ist meistens – gemeinsam mit einer Achse – ein Bestandteil des Rotors. Sie besteht aus einem Kupferdraht, durch welchen Strom fließt.

Wie funktioniert ein Elektromotor?

Ein Elektromotor kann auch als eine Maschine bezeichnet werden, denn die Funktion eines Elektromotors bewirkt eine Umwandlung von elektrischer Leistung in eine mechanische Leistung. Dadurch wird im Elektromotor aus der Kraft des Magnetismus, eine Drehbewegung erzeugt. Diese entsteht in diesem Fall durch das Zusammenspiel zweier elektrischer Magnetfeldern, die herkömmlich als Stator und Rotor bezeichnet werden.

Sind die gleichen Magnetpole des Rotors und des Stators zueinander gewendet, beginnt der bewegliche Rotor sich zu drehen (gleiche Pole stoßen sich ab und unterschiedliche ziehen sich an). Nach einer halben Drehung wird der Rotor durch den Kommutator umgepolt, was eine permanente Bewegung zur Folge hat. Auf dieser Grundlage basiert jeder Elektromotor.

Die Motorentypen eines Elektromotors

1. Was sind Gleichstrommotoren?

Ein Gleichstrommotor – auch Kommutatormotor – ist eine rotierende elektrische Maschine, die Gleichstrom erzeugt. Dieser besteht aus einem Stator und einem beweglichen Rotor. Im Gegensatz zum Wechselstrom zeichnet sich der Gleichstrom durch einen konstanten Stromfluss in eine bestimmte Richtung aus. Eine weitere Eigenschaft des Gleichstrommotors ist das große Volumen sowie das hohe Gewicht. Das führt dazu, dass diese Motoren heutzutage kaum in Elektroautos verwendet werden.

2. Was sind Wechselstrommotoren?

Was sind die Vorteile, Nachteile, sowie Unterschiede von Elektromotoren gegenüber Verbrennungsmotoren?

  • Ein Elektromotor benötigt im Gegensatz zu einem Verbrennungsmotor kein Schaltgetriebe
  • Verbrennungsmotoren sind wesentlich komplizierter als Elektromotoren
  • Mit einem E-Motor kann man auch im niedrigen Geschwindigkeitsbereich sehr schnell beschleunigen
  • Bei permanenter Überforderung ist eine eine Überhitzung von Elektromotoren möglich
  • Elektromotoren sind fast geräuschlos und geben keine schädlichen Abgase ab
  • Ein Elektromotoren ist deutlich leichter als ein Verbrennungsmotor
  • Bei gleicher Leistung ist ein Verbrennungsmotor etwa viermal so schwer als ein E-Motor
  • Die geringe Energiedichte der Akkus ist ein Nachteil des Elektromotors
  • Die Energiebilanz von Elektromotoren ist deutlich besser als die von Verbrennungsmotoren

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