Gleichstrommotor
Wie funktioniert ein Gleichstrommotor und wie ist er aufgebaut? Das erfährst du im Video und hier im Beitrag!
Inhaltsübersicht
Was ist ein Gleichstrommotor?
Ein Gleichstrommotor wandelt elektrische Energie in mechanische Energie um. Mit der mechanischen Energie kann dann mechanische Arbeit verrichtet werden. Dafür wird im Motor eine Drehbewegung erzeugt, die zum Betrieb von Geräten und Anlagen verwendet wird.
Damit der Gleichstrommotor funktioniert, ist ein stromdurchflossener Leiter von einem Magneten umgeben. Der Leiter wird so selbst zu einem Elektromagneten. Die Magnetpole des Magneten stoßen sich dann gegenseitig ab beziehungsweise ziehen sich an. Dadurch entsteht eine Drehbewegung.
Für den Aufbau des Gleichstrommotors brauchst du nur einen Feldmagneten (Stator), einen drehbar gelagerten Anker (Rotor), Kohlebürsten und einen Kollektor.
Gleichstrommotor Aufbau
Gleichstrommotoren sind im Grunde aus nur vier Teilen aufgebaut. Dem Stator, dem Rotor der mit einer Spule umwickelt ist, der Kohlebürsten und dem Kollektor. Die Kohlebürsten sind außerdem an eine elektrische Quelle angeschlossen.
- Der Stator ist ein Dauermagnet oder ein Elektromagnet. Er ist fest verbaut und bewegt sich daher nicht. Als Magnet erzeugt der Stator ein magnetisches Feld von Nord nach Süd. Innerhalb von diesem Feld findest du den Rotor. Er ist so angebracht, dass er sich drehen kann.
- Der Rotor ist mit einer Spule umwickelt. Durch sie fließt Strom, wodurch der Rotor selbst zum Elektromagneten wird. Dadurch hat er ebenfalls einen Nord- und einen Südpol.
- Die Kohlebürsten schleifen am Kollektor. Deshalb nennst du sie auch Schleifkontakte. Sie sind mit einer Stromquelle verbunden und versorgen den Kollektor mit Strom. Ein Schleifkontakt ist dabei positiv geladen, der andere negativ.
- Der Kollektor ist ein Ring, der an zwei Stellen unterbrochen ist. Je nachdem, ob er an der positiven, beziehungsweise negativen Kohlebürste schleift, ist eine Ringhälfte positiv, die andere negativ. Außerdem ist an den Ringhälften die Spule angeschlossen, die den Rotor umwickelt.
Wie funktioniert ein Gleichstrommotor?
Die Funktionsweise des Gleichstrommotors kannst du mit dem Magnetismus erklären. Denn gleiche Magnetpole stoßen sich ab und ungleiche Magnetpole ziehen sich an. Der Stator erzeugt ein Magnetfeld, innerhalb davon entsteht ein weiteres Magnetfeld vom Rotor. Dadurch kommt es zu anziehenden und abstoßenden Kräften zwischen Stator und Rotor.
- Wenn keine Stromquelle an die Kohlebürsten angeschlossen ist, bewegt sich der Rotor noch nicht. Das liegt daran, dass durch die Spule, die den Rotor umwickelt, noch kein Strom fließt. Somit kann die Spule noch kein magnetisches Feld erzeugen.
- Wenn du jetzt Strom an den Kohlebürsten anlegst, dann entsteht um die Spule ein Magnetfeld. Dadurch wird aus dem Rotor ein Elektromagnet. Er hat damit einen eigenen Nord- und Südpol. Gleiche Pole stoßen sich ab, ungleiche Pole ziehen sich an. Deshalb stoßen sich die Nordpole des Rotors und des Stators ab. Das Gleiche passiert bei den Südpolen — der Anker beginnt sich zu drehen.
- Wenn sich jetzt die ungleichen Pole gegenüberstehen, müsste der Anker eigentlich stehen bleiben. Hier kommt jedoch der Kollektor ins Spiel. Denn die beiden Ringhälften berühren jetzt die jeweils andere Kohlebürste. Dadurch werden die Pole des Rotors umgekehrt. Aus Nordpol wird Südpol und umgekehrt.
- Weil sich dadurch wieder gleiche Pole gegenüberstehen, beginnt die Abstoßung von neuem. Auch die Form des Rotors trägt zur kontinuierlichen Drehung bei. Die breiteren Enden des Rotors verleihen der Drehung nämlich zusätzlichen Schwung.
Gleichstrommotor Berechnung
Im Gleichstrommotor kannst du mehrere Größen berechnen. Zum Beispiel die Klemmenspannung oder den Widerstand im Anker.
Wenn du wissen möchtest, wie die Größen zusammenhängen, schau dir unser Video dazu an!
Arten von Elektromotoren
Jetzt weißt du bestens über den Aufbau und die Funktionsweise von Gleichstrommotoren Bescheid! Jedoch gibt es auch einige Unterformen, beispielsweise den Nebenschlussmotor , den Reihenschlussmotor oder den Doppelschlussmotor .
Außerdem gibt es auch einen Elektromotor, der mit Wechselstrom funktioniert — den sogenannten Drehstrommotor. Wenn du wissen möchtest, wie er sich vom Aufbau und der Funktionsweise von den Gleichstrommotoren unterscheidet, schau dir unser Video zum Drehstrommotor an!
