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Thema Elektromotor: Funktionsweise und Einsatzgebiete

Elektromotoren haben die Technik revolutioniert und decken als Kleinausführung im CD-Player bis zum riesigen Maschinenantrieb viele Anwendungsgebiete ab. Treiben Elektromotoren auch bald die Autos der Zukunft an?

elektromotor
Foto: © Dieter Schütz / http://www.pixelio.de

Elektromotoren wandeln elektrische Energie in mechanische Energie um. Alle Elektromotoren nutzen die Eigenschaften des Elektromagnetismus aus. Dabei fließt der Strom durch einen Draht oder eine Spule und setzt abstoßende und anziehende magnetische Kräfte in Gang. Gleichstrommotoren arbeiten mit einem Dauermagneten während Wechselstrommotoren das Magnetfeld eines Elektromagneten nutzen, sobald dieser mit Strom versorgt wird.

Alle Elektromotoren bestehen aus einem Stator oder Elektromagneten, einem Rotor oder einer Drehspule, einem Stromwender, den Schleifkontakten und einem Netzanschluss. Bei der Inbetriebnahme des Stroms wird ein Magnetfeld in der Rotorspule erzeugt. Der Rotor baut dabei zwei Pole auf, die sich gegenseitig anziehen, wenn eine Ungleichheit von Plus- und Minuspol vorliegt. Mit den Polen beginnt sich der Rotor zu drehen. Während seiner Schwungphase dreht sich der Rotor weiter und nutzt den Stromrichtungswechsel des Kommutators, um ungebremst in Bewegung zu bleiben. Der Elektromotor nimmt dabei ein ständiges Umpolen von Plus auf Minus vor, um eine Anziehung der Abstoßung zu erreichen und den Rotor damit in Ganz zu halten.

Der Elektromotor wurde nach seiner Erfindung im 19. Jahrhundert zunächst in Elektrolokomotiven eingesetzt. Noch heute kommen Elektromotoren unter anderem in Straßenbahnen zum Einsatz. Für Kraftfahrzeuge und LKWs ist der Elektromotor mangels leistungsfähiger Akkus aktuell jedoch noch nicht serienmäßig geeignet. Autostudien mit Brennstoffzellen-Antrieb über einen Elektromotor können derzeit noch nicht mit ihrer Leistungsdauer und den Kosten überzeugen. Fahrzeuge mit Hybridantrieb sind aber bereits auf den Straßen unterwegs: Sie kombinieren einen Otto- und Elektromotor als Antrieb. Das bekannteste Hybrid-Modell ist der Toyota Prius.

Der Toyota Prius ist im Gegensatz zu reinen Elektroautos nicht auf Strom aus der Steckdose angewiesen. Die Aufladung des Akkus wird über einen Generator und Energierückgewinnungstechniken im Fahrzeug selbst gesteuert. Unterstützend arbeitet ein herkömmlicher Benzinmotor mit. Die Automobilindustrie arbeitet seit mehr als 20 Jahren an leistungsfähigen Brennstoffzellen für den Einsatz in Fahrzeugen mit Elektromotor. Auch wissenschaftliche Forscher konnten auf diesem Gebiet enorme Fortschritte erzielen. Ein weltweites Elektroauto-„Tankstellennetz“ ist bereits in Planung.