Elektromotor

Ein Elektromotor ist eine Maschine, die elektrische Energie in nutzbare mechanische Energie umwandelt. Ein Elektromotor arbeitet durch die Kraft zwischen Magnetfeldern und das aus der Kraft resultierende Drehmoment.

Aufbau

Ein Elektromotor besteht aus zwei Teilen, in denen die Magnetfelder entstehen: ein fester Teil, Stator genannt, und ein rotierender Teil des Motors, Rotor genannt. Eines der Felder oder beide müssen während der Drehung des Motors gedreht werden. Häufig geschieht dies durch Umkehrung der Magnetfeld-Pole. Je nach Art des Motors besteht der Stator aus Permanentmagnete oder Elektromagnete. Der Rotor kann bestehen aus Permanentmagneten (zum Beispiel im Synchronmotor), einem umwickelten Eisenkern (zum Beispiel im Schrittmotor) oder einer Kurzschlusswicklung (zum Beispiel im Asynchronmotor).

Varianten

Motoren können eingeteilt werden nach der Art ihrer Stromquelle. Varianten sind der Gleichstrommotor, Wechselstrommotor und Universalmotor. Letztere können mit beiden Stromarten betrieben werden. Die Gruppen werden häufig weiter unterteilt, aber die Einteilung ist nicht immer eindeutig.

Elektromotoren werden nach Art der Stromquelle eingeteilt in:

• Gleichstrommotoren
  
  • Motoren mit Bürsten
  • Motoren ohne Bürsten
• Universalmotoren
• Wechselstrommotoren
  
  • Synchronmotoren
    
    • Einphasen-Synchronmotoren
    • Dreiphasen-Synchronmotoren
  • Asynchronmotoren
    
    • Einphasen-Asynchronmotoren
    • Dreiphasen-Asynchronmotoren

Eine weitere Einteilung der Elektromotoren orientiert sich stärker an der Bauart der Motoren. Tabelle 1 zeigt eine Übersicht der wichtigsten Formen von Elektromotoren sortiert nach Bauart und Stromzufuhr.

Die meiste Verbreitung in der Industrie, und daher besonders wichtig für Energieeffizienz in Querschnittstechnologien in der Industrie, findet der Käfigläufermotor.

Charakterisierung

Verschiedene Kenngrößen sind für die Charakterisierung von Elektromotoren wichtig. Ganz allgemein sind Leistung und Wirkungsgrad oder Effizienz des Elektromotors wichtige Kenngrößen. Für die Berechnung des jährlichen Energieverbrauches werden auch die Betriebsstunden benötigt.

Materialien

In Abhängigkeit von der Bauart des Elektromotors werden Permanentmagnete oder Elektromagnete für den Stator verwendet. Permanentmagnete bestehen in Elektromotoren aus Neodym-Eisen-Bor-Verbindungen, die durch den Einsatz weiterer seltener Erden wie Dysprosium und Terbium verstärkt werden können. Die Spulen in Elektromagneten bestehen meist aus Kupferdraht und Kernen aus Eisen oder anderen Ferritmagneten.

Das Material des Rotors hängt entscheidend von der Bauart des Motors ab. In Asynchronmotoren wird als Rotor eine Kurzschlusswicklung eingesetzt. Die Kurzschlusswicklung besteht aus einem Eisenblechpaket mit eingearbeiteten Stäben aus Zink, Aluminium und vor allem Kupfer. Synchronmotoren verwenden sowohl in Stator als auch in Rotor Permanentmagnete. Dagegen finden in Schrittmotoren Spulen, die sich um einen Eisenkern wickeln, Anwendung. Der Spulendraht besteht in den meisten Fällen aus Kupfer. Anstelle des Eisens können auch andere Materialien im Kern eingesetzt werden. Dazu gehören Stahl und die Verbindung AlNiCo sowie andere Ferritmagnete.

Anwendung

Elektromotoren finden Anwendung in vielen Bereichen und Maschinen wie zum Beispiel Pumpen, Ventilatoren, Kompressoren, Kälteanlagen, Förderbändern und viele anderen mehr. Dabei bilden Asynchronmotoren die große Mehrheit der eingesetzten Elektromotoren in der Industrie.