Die Vorteile des Aufbaus eines Gleichstrommotors liegen auf der Hand: die einfache Ansteuerung, viele standardisierte Bauformen sowie eine unkomplizierte und kompakte Bauweise. Das sorgt nicht nur für einen geringen Stromverbrauch, sondern auch für eine gutes Preis- /Leistungsverhältnis.

Außerdem bietet die kleinere Bauform eines Gleichstrommotors gegenüber dem grösseren und aufwendig zu regelnden Wechselstrommotors einige Vorteile, sodass viele technische Innovationen sich mit dem Gleichstrommotor besser umsetzen lassen. Zugleich bietet er durch seine einfache Bauweise eine wesentlich geringere Wärmeentwicklung als ein Wechselstrommotor.

Für den Aufbau eines Gleichstrommotors gibt es mehrere Konstruktionsweisen. Die einfachste Bauart ist eine permanente Gleichstrommaschine. Etwas komplizierter sind die elektrisch erregten Gleichstrommotoren, die sich ebenfalls in Reihenschlussmotoren, Nebenschlussmotoren und fremderregte Gleichstrommotoren unterscheiden. Damit wir Ihnen hier das Prinzip vom Aufbau eines Gleichstrommotor praktisch erklären können, möchten wir hier einen Blick auf die permanente Konstruktion werfen.

Immer unbeweglich: Der Stator

Die Bezeichnung eines permanenten Gleichstrommotors rührt von seinem Stator. Der Stator ist das unbewegliche Bauteil in Form eines Hohlzylinders, der für die Umwandlung von elektrischer Energie in kinetische Energie von besonders wichtiger Bedeutung ist. Der Stator erzeugt das permanente Magnetfeld (Hauptpolfluss), durch das sich später der elektrisierte Anker bewegt. Er besteht aus einem erheblich massiveren Material als der Anker, damit durch die Bewegung des Ankers kein Wechselfeld entsteht und Wirbelströme im Magnetfeld ausgeschlossen sind.

Der bewegliche Teil: Der Anker

Der Anker, gerne auch als Rotor oder Läufer bezeichnet, ist der zentrale Teil beim Aufbau eines Gleichstrommotors und befindet sich im Inneren des Stators. Anders als der Stator ist der Anker nicht massiv sondern mit getrennten Blechen bestückt, damit es bei der Ummagnetisierung (dazu später mehr) nicht zu Wirbelstromverlusten kommt. Beim Gleichstrommotor ist außerhalb des Stators am Anker der Kommutator angebracht.

Ohne Kommutator kein Gleichstrommotor möglich

Beim Aufbau eines Gleichstrommotors ist der Kommutator das wichtigste Bauteil, da nur durch ihn eine Ummagnetisierung bzw. eine Umpolung der Bleche am Anker stattfinden kann. Ohne die Umpolung würde der Anker in seiner Position verharren und im Magnetfeld des Stators hängenbleiben. Der Kommutator ist über Schleifkontakte an eine Gleichstromquelle angeschlossen. Die Berührungspunkte am Kommutator sind voneinander getrennt und werden daher immer unterschiedlich über die Kohlebürsten bestromt.

Aufbau: Gleichstrommotor mit Permanentmagnet

Aber warum ist dieser Kommutator beim Aufbau vom Gleichstrommotor so wichtig? Um das zu verdeutlichen, macht zunächst ein kurzer Blick auf die einfache Konstruktion der permanenten Gleichstrommaschine Sinn. Anders als elektrisch erregte Gleichstrommotoren wird beim Aufbau eines permanenterregten Gleichstrommotors ein massiver Permanentmagnet als Stator verwendet. Der Nutzen liegt darin, dass kein elektrischer Strom für den Aufbau eines Magnetfeldes benötigt wird, da bei dieser Konstruktionsweise eines Gleichstrommotors das Magnetfeld immer vorhanden ist.

Doch würde man jetzt in das Magnetfeld des Stators die voneinander isolierten Bleche des Ankers hineinführen, so würde sich der Anker nicht bewegen, da am Magnetfeld die Bleche ausgerichtet werden. Um jetzt eine Bewegung zu erzeugen, bedarf es den gegenteiligen Pol, damit das Magnetfeld des Stators die Bleche abstößt bzw. anzieht. Anders als der Stator braucht es dafür ein leitfähiges Material wie Eisen, aus dem die Bleche am Anker bestehen. Anschließend muss dieses Prinzip der Umpolung fortgeführt werden, damit die Bleche nicht im Magnetfeld hängen bleiben und der Anker sich stets weiterdreht.

Überraschung: Die Aufgabe des Kommutators

Die Bleche am Anker des Gleichstrommotors wechseln also stets ihre Polung. Moment mal, bedeutet das nicht Wechselstrom?! Richtig, das ist die Aufgabe des Kommutators! Durch seine voneinander getrennten Berührungspunkte an den Schleifkontakten kann zwar durch ihn der Gleichstrom von der Gleichstromquelle weiterfließen, doch die mit den Berührungspunkten verbundenen Blechplatten am Anker haben ihre Polarität geändert! Der Anker ist im Magnetfeld nun gegensätzlichen Polen gegenübergestellt und beginnt sich zu drehen!

Das ist ein geniales Prinzip beim Aufbau von einem Gleichstrommotor. Obwohl von außen Gleichstrom in ihn eingespeist wird, benötigt er in seinem Inneren trotzdem Wechselstrom, um die elektrische Energie in kinetische Energie umzuwandeln. Damit der Anker ohne Außeneinwirkung anlaufen kann, braucht er mindestens drei oder mehr Bleche.