Wie funktioniert ein Elektromotor?
Wie funktioniert ein Elektromotor?
Vom Strom zur Bewegung – ein technisches Wunder
Elektromotoren sind überall: im Staubsauger, in der Waschmaschine, im E-Bike, in der Modelleisenbahn – und natürlich im Elektroauto. Aber wie funktioniert ein Elektromotor eigentlich? Wie wird aus elektrischem Strom eine Drehbewegung?
Die Antwort steckt in einem Zusammenspiel aus Magnetismus, Stromfluss und cleverer Technik. In diesem Artikel erklären wir dir das Prinzip des Elektromotors leicht verständlich – mit Beispielen, Fun-Facts und einer kleinen Portion Physik.
Was ist ein Elektromotor überhaupt?
Ein Elektromotor ist ein Gerät, das elektrische Energie in mechanische Energie umwandelt. Genauer gesagt: Er nutzt Strom, um etwas in Bewegung zu setzen – meist eine Drehung.
Das Gegenstück dazu ist ein Generator: Der erzeugt aus Bewegung (z. B. durch eine Kurbel oder Wind) elektrischen Strom. Elektromotor und Generator funktionieren nach ähnlichen physikalischen Prinzipien – nur eben in entgegengesetzter Richtung.
Wie elektrische Energie in umgekehrter Richtung entsteht, erfährst du im Artikel Wie funktioniert eine Solarzelle?.
Die Grundlagen: Strom + Magnetfeld = Bewegung
Damit ein Elektromotor funktioniert, braucht man drei Dinge:
- Elektrischen Strom
- Ein Magnetfeld
- Einen Leiter (z. B. Draht), der sich darin bewegen kann
Wenn Strom durch einen Draht fließt, entsteht um diesen Draht ein Magnetfeld. Dieses Magnetfeld kann mit einem vorhandenen Dauermagneten oder Elektromagneten in Wechselwirkung treten. Und genau diese Wechselwirkung führt zu einer Bewegung – genauer gesagt: zu einer Kraft, die den Draht oder die Spule dreht.
Dieses Phänomen nennt sich Lorentzkraft.
Der Aufbau eines einfachen Elektromotors
Ein einfacher Gleichstrommotor (DC-Motor), wie man ihn aus Spielzeugen oder Lüftern kennt, besteht aus diesen Teilen:
| Bauteil | Funktion |
|---|---|
| Rotor (Anker) | Der drehbare Teil mit Drahtspulen, durch den Strom fließt |
| Stator | Der feste Teil mit Magneten (Dauermagnete oder Elektromagnete) |
| Kommutator | Eine Art Stromwender, der dafür sorgt, dass sich der Rotor immer weiter dreht |
| Bürsten | Leiten den Strom vom Gehäuse zum drehenden Teil |
Wenn Strom fließt, wird im Rotor ein Magnetfeld erzeugt. Dieses stößt sich vom Stator-Magnetfeld ab oder zieht sich an – die Spule beginnt sich zu drehen. Der Kommutator sorgt dafür, dass die Stromrichtung regelmäßig wechselt, sodass die Drehung nicht stoppt, sondern ständig weiterläuft.
Wechselstrom- und Drehstrommotoren
Neben einfachen Gleichstrommotoren gibt es auch:
- Wechselstrommotoren: Sie arbeiten mit dem normalen Haushaltsstrom (230 Volt) und sind oft in Haushaltsgeräten verbaut.
- Drehstrommotoren: Sie kommen in der Industrie und bei leistungsstarken Maschinen zum Einsatz. Sie nutzen sogenannte „Drehfelder“, die besonders effizient und langlebig sind.
Ein Beispiel: Die meisten Waschmaschinen oder Aufzüge enthalten Drehstrommotoren, weil sie zuverlässig viel Kraft entwickeln können – auch über lange Zeit.
Wo begegnet uns der Elektromotor im Alltag?
Hier ein paar Beispiele, wo du täglich auf Elektromotoren triffst – oft, ohne es zu merken:
| Gerät | Art des Motors |
|---|---|
| Elektrische Zahnbürste | kleiner DC-Motor |
| Küchenmaschine | Wechselstrommotor |
| Rolltreppe | Drehstrommotor |
| E-Bike | bürstenloser Motor (BLDC) |
| Elektroauto | leistungsstarker Drehstrom-Synchronmotor |
Manche Elektrogeräte enthalten mehrere Motoren gleichzeitig – zum Beispiel moderne Staubsaugerroboter, die einzeln steuerbare Räder, Bürsten und Saugsysteme angetrieben bekommen.
Was bedeutet „bürstenloser Motor“?
Ein moderner Begriff ist der „bürstenlose Motor“ oder BLDC-Motor (Brushless DC Motor). Er funktioniert im Prinzip wie ein Gleichstrommotor, verzichtet aber auf Bürsten und Kommutator.
Vorteile:
- Weniger Verschleiß
- Höhere Energieeffizienz
- Geringere Geräuschentwicklung
- Kompaktere Bauweise
Diese Motoren sind heute Standard in E-Scootern, Drohnen, E-Bikes und modernen Haushaltsgeräten.
Warum ist der Elektromotor so beliebt?
Elektromotoren haben gegenüber Verbrennungsmotoren viele Vorteile:
- Keine Abgase
- Wartungsarm (keine Zündkerzen, kein Ölwechsel)
- Sehr hoher Wirkungsgrad (oft über 90 %)
- Schnelles Ansprechverhalten (besonders bei E-Autos spürbar)
Deshalb werden Elektromotoren in vielen Bereichen immer beliebter – von Mobilität über Industrie bis zur Medizintechnik.
Fun-Facts über Elektromotoren
- Der erste funktionsfähige Elektromotor wurde 1821 vom britischen Physiker Michael Faraday demonstriert.
- Ein Tesla Model 3 hat nur einen Hauptmotor, der das ganze Auto antreibt – extrem kompakt.
- Die ISS (Raumstation) nutzt über 1.000 kleine Elektromotoren, zum Beispiel für Luken, Ventile und Instrumente.
- Viele Zahnarzt-Bohrer arbeiten mit winzigen Hochgeschwindigkeits-Elektromotoren, die über 300.000 Umdrehungen pro Minute erreichen.
Eine verständliche Einführung mit Bildern und Videos bietet auch Planet Wissen zum Thema Elektromotor.
Fazit: Wie funktioniert ein Elektromotor?
Ein Elektromotor nutzt elektrischen Strom, um über magnetische Kräfte eine Bewegung – meist eine Drehung – zu erzeugen. Das Prinzip ist erstaunlich einfach und doch hocheffizient. Ob im Spielzeug, im E-Auto oder im Kühlschrank: Elektromotoren sind aus unserem Alltag nicht mehr wegzudenken.
Foto von Luke Miller