Bau eines Elektromotors. Ob Waschmaschinen, Ventilatoren, Föhne, E-Autos, E-Motorräder oder E-Roller – alle werden mit einem Elektromotor betrieben. Diese Motoren sind weit verbreitet und haben inzwischen einen Anteil von über 50 % am gesamten Stromverbrauch in Deutschland. Im Vergleich zu den „klassischen“ Verbrennungsmotoren, die mit Benzin oder Diesel betrieben werden, haben sie einige Vorteile: Sie sind beispielsweise kleiner, verursachen keine schädlichen Emissionen und haben außerdem geringere Betriebskosten (es gibt aber auch Nachteile wie etwa die hohen Anschaffungskosten oder die temperaturabhängige Leistung).
Kurzum: Wir haben uns im Rahmen der AG diese Woche mit solchen Elektromotoren beschäftigt. Zunächst ging es im „Theorie-Teil“ darum, wie Elektromotoren überhaupt funktionieren; wir betrachteten dabei physikalische Grundlagen wie die Maxwell-Gleichungen oder die Lorentzkraft. Vereinfacht gesagt ist es so: Eine feststehende Spule (Stator) und eine drehbare Spule (Rotor) erzeugen Magnetfelder, wenn sie unter Strom gesetzt werden (der Strom kommt zum Beispiel aus einer Batterie). Die magnetischen Pole der Stator-Spule und der Rotor-Spule ziehen sich dabei an beziehungsweise stoßen sich ab. Ein Stromwender (Kommutator) polt die Rotor-Spule nun bei jeder halben Umdrehung der Spule um, so dass sich die magnetischen Pole des Stators und des Rotors immer wieder abstoßen. Damit dreht sich der Rotor permanent und der Motor läuft; es wird hier also elektrische Leistung in mechanische Leistung umgewandelt. Aufbauend auf diesen theoretischen Überlegungen ging es dann „in die Praxis“: In Zweier-Teams wurde jeweils ein Elektromotor gebaut. Mit Hilfe verschiedener Werkzeuge wurden Stator-Spulen, Rotor-Spulen, Stromwender, Drehachsen, Polschuhe, Lötösen, Kupferstifte, Schleifstifte und Antriebsrädchen verbaut – und nach intensiven Stunden hatten wir laufende Elektromotoren vor uns liegen! Lief ein Motor noch nicht, gingen die Teams auf Fehlersuche: Waren alle Drahtenden richtig abisoliert? War der Kontakt zwischen Stator und Stromwender vorhanden? Lagen die Schleifkontakte zu eng an? Konnte sich der Rotor frei bewegen? Saß der Rotor schräg im Vergleich zum Stromwender? Um nur ein paar Fehlerquellen zu nennen. Schließlich surrten im ganzen Raum die Elektromotoren. Ein schönes Gefühl nach wirklich herausfordernder Kopf- und Handarbeit – und letztlich auch faszinierend, weil prinzipiell ein genau solcher Motor in beispielsweise jedem E-Auto, E-Motorrad oder E-Roller „sitzt“, die einem auf der Straße begegnen. Für diesen gelungenen Tag auf dem KIT-Campus an dieser Stelle noch einmal besten Dank an Frau Dr. Heike Puzicha-Martz und ihr Team! Und wer abschließend noch etwas mehr zu dieser AG erfahren möchte, hier geht’s zur → AG-Seite.
