Elektromotor

Ein Elektromotor ist ein technisches Gerät, das elektrische Energie in mechanische Energie umwandelt. Um Bewegungsenergie zu erzeugen, nutzen Elektromotoren die magnetische Kraft, die in einem äußeren Magnetfeld auf einen stromdurchflossenen Leiter wirkt. Der Elektromotor ist also das Gegenstück zu einem Generator. Die Leistung elektrischer Motoren wird in Kilowatt gemessen, jedoch verwenden Hersteller teilweise zusätzlich die veraltete Maßeinheit Pferdestärke (PS).

Wie funktioniert ein Elektromotor?

Eine Spule, die von elektrischem Strom durchflossen wird, wirkt wie ein Elektromagnet und besitzt einen magnetischen Süd- und Nordpol. Als drehbarer Rotor innerhalb des Magnetfeldes eines sogenannten Stators (starker Permanentmagnet) aufgehängt, richtet sich die Spule mit maximal einer halben Umdrehung genau so aus, dass ihr magnetischer Südpol zum Nordpol des Stators zeigt. Um eine vollständige Drehbewegung zu erzeugen, wird die Richtung des elektrischen Stroms in der Spule getauscht, so dass sich entsprechend auch die magnetischen Pole vertauschen und die Spule wieder eine halbe Umdrehung ausführt. Mit diesem einfachen Prinzip entsteht aus elektrischer Energie mechanische Energie. Die Umkehrvorrichtung, die dabei für die regelmäßigen Stromumschaltungen sorgt, bezeichnet man als Kommutator. Bei Wechselstrommotoren können Produzenten auf solche Kommutatoren verzichten, da Wechselstrom in kurzen Abständen zwischen den Polungen variiert und damit den gleichen Effekt wie ein Kommutator auslöst.

Grundsätzlich lassen sich Elektromotoren in einer großen Bandbreite an Leistungen bauen. In vielen Haushaltsgeräten genügen Motoren mit geringer Leistungsstärke, in denen sich meist nur eine kleine Spule befindet. Mit Elektromotoren lassen sich jedoch auch große Maschinen antreiben. Statt einer Spule verbauen Produzenten bei diesen Anwendungen Rotoren mit mehreren Spulenteilen.

Wie effizient sind Elektromotoren?

Neben der Leistungsstärke spielen der Wirkungsgrad und damit die Energieeffizienz bei Elektromotoren eine große Rolle. Denn je effizienter die Hersteller einen Elektromotor konzipieren, desto weniger Strom verbrauchen die Nutzer. Verbraucher können sich beim Kauf an einer weltweit gültigen Effizienz-Klassifizierung orientieren, die 2009 die bis dato geltende Einsortierung innerhalb der EU abgelöst hat. Es gibt insgesamt die Stufen IE1, IE2, IE3 und IE4.IE1 ist der sogenannte Standard-Wirkungsgrad: Der Wert liegt bei unter 94 % und stellt die schlechteste Effizienzklasse dar. Seit 2011 dürfen solche Motoren nur noch stark eingeschränkt auf den Markt gebracht werden. Motoren der Klasse IE4 erzielen dagegen einen Wirkungsgrad von über 97 % und zeichnen sich damit durch eine überdurchschnittliche Sparsamkeit aus.

Wo kommen Elektromotoren zum Einsatz?

Über die Hälfte des deutschen Stromverbrauchs geht auf Elektromotoren zurück. So basieren fast alle elektrischen Haushalts- und Elektronikgeräte auf diesem Prinzip. Dazu gehören z.B. Waschmaschinen, CD-Player und Festplatten. In Fabrikhallen finden sich Elektromotoren ebenfalls in fast allen Maschinen und Fahrzeugen – von Fließbändern über Druckmaschinen bis hin zu Gabelstaplern. In jüngerer Vergangenheit verfügen zunehmend mehr Autos und Busse über einen solchen Antrieb.