Die Erfindung des Elektromotors. Elektromotoren wandeln elektrische Energie in mechanische Arbeit um. Im Jahr 1820 entdeckte der dänische Chemiker Hans Christian Orsted das Phänomen des Elektromagnetismus. Im gleichen Jahr veröffentlichte Michael Faraday (1791 – 1867) seine Arbeitsergebnisse über „elektromagnetische Rotation“. Er konstruierte eine Vorrichtung, bei der ein elektrischer Leiter um einen festen Magneten rotierte und im Gegenexperiment ein beweglicher Magnet um einen festen Leiter. Im Jahr 1866 erfand Werner von Siemens die Dynamomaschine. Nun war es erstmals möglich, Energie in größerem Umfang zu erzeugen und dadurch Elektromotoren für eine breite praxistaugliche Nutzung zu konstruieren.
Der Elektromotor ist eine einfache und umweltfreundliche Kraftmaschine, die elektrische Energie in mechanische Arbeit umwandelt. Er ist die genaue Umkehrung von einem Generator. Elektromotoren treiben Schiffe und Walz-Straßen an, stecken in Waschmaschinen, Haartrocknern und selbst in batteriebetriebenen Weckern. Sie arbeiten mit Gleichstrom oder Wechselstrom. Alle Elektromotoren beruhen jedoch auf dem gleichen Prinzip des Elektromagnetismus, das heißt: Entweder wirkt eine mechanische Kraft auf elektrische Ströme ein, die durchfließen, oder Elektromagneten üben direkt Kraft auf Dauermagneten aus.
Der Anker baut ein elektrisches Feld mit Nord- und Südpol auf
Der feststehende Teil des Elektromotors – also der Teil, der sich nicht dreht – heißt Ständer oder Stator, der sich drehende Teil wird als Läufer, Anker oder Rotor bezeichnet. In der einfachsten Form besteht ein Elektromotor (wie ein Generator) aus einem Dauermagneten und einem Elektromagneten. Drehbar zwischen den beiden Polen des Dauernagneten, der dann Feldmagnet genannt wird, liegt der Elektromotor als Anker oder Läufer. Er besteht aus einem Eisenkern mit einer Wicklung aus Kupferdraht.
Wird der Strom durch diesen Draht geleitet, baut der Anker ein elektrisches Feld mit Nord- und Südpol auf. Der Nordpol des Ankers wird vom Nordpol des Feldmagneten abgestoßen, vom Südpol aber angezogen. Der Anker beginnt, sich zu drehen. Würde der Strom nur in eine Richtung fließen, bliebe der Anker nach einer Drehung stehen. Damit das nicht geschieht, hat der Elektromotor einen Kollektor. Er sitzt auf der Ankerwelle und besteht aus einem Ring von Kontaktflächen mit zwei feststehenden Schleifkontakten, den sogenannten Bürsten.
Der Wechselstrom ändert rund 50-mal in der Sekunde seine Richtung
Der Kollektor ändert zusammen mit den Bürsten die Stromrichtung in der Ankerwicklung bei jeder halben Umdrehung und ändert damit auch die Richtung des Magnetfeldes. Dadurch dreht sich der Anker immer weiter. Motoren, die nach diesem einfachen Prinzip arbeiten, nennt man Gleichstrom-Motoren.
Elektrische Geräte, die an die Steckdose angeschlossen werden, arbeiten mit Wechselstrom, der rund 50-mal in der Sekunde seine Richtung ändert. Bei Wechselstrom-Motoren sind Feldmagnet und Anker aus Elektromagneten und bauen starke magnetische Felder auf. Trotz Wechselstrom brauchen diese Motoren einen Kollektor, der dafür sorgt, dass im Anker ein Drehmoment entsteht. Erst Drehstrom-Motoren kommen ohne Kollektor aus. Drehstrom besteht aus drei Wechselströmen, die zeitgleich gegeneinander verschoben sind. Bei diesen Motoren bilden drei im Kreis angeordnete Feldmagnete ein umlaufendes Magnetfeld, das Drehfeld, das den Anker mitzieht.
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