Die Rolle von Polwender und Totpunkt beim Gleichstrommotor

Der Gleichstrommotor kann durch die Kombination von Polwender und Totpunkt eine dauerhafte Drehbewegung erzeugen.

Das Prinzip des Gleichstrommotors basiert auf der Wechselwirkung von elektromagnetischen Feldern. Eine stromdurchflossene Spule der ⚓ erzeugt ein elektrisches Magnetfeld um einen Eisenkern. Um den Anker herum befindet sich ein stationäres Magnetfeld, das durch Dauermagnete erzeugt wird.

Diese beiden Magnetfelder ziehen oder stoßen sich gegenseitig an, abhängig von den Polaritäten der Pole. Dieser Effekt wird genutzt – um eine Drehbewegung des Ankers zu erzeugen.

Damit der Anker ein elektrisches Magnetfeld erzeugen kann muss ihm Strom zugeführt werden. Dies geschieht über zwei Kohlebürsten die am Kommutator anliegen. Der Kommutator ist fest mit der Ankerwelle verbunden und leitet den Strom zur Spule weiter.

Die Herausforderung besteht darin die Drehbewegung des Ankers aufrechtzuerhalten. Nach einer halben Umdrehung würde der Anker aufgrund der Mitdrehung des Magnetfeldes zum Stillstand kommen, da sich die Anziehung zwischen den Magnetfeldern verstärkt.

Um dies zu verhindern, wird alle 180° die Polarität des Rotor-Magnetfeldes mittels des Polwenders geändert. Der Kommutator wurde zu diesem Zweck in zwei getrennte Teile aufgeteilt die elektrisch voneinander isoliert sind. Die Kohlebürsten laufen auf diesem zweipoligen Kommutator.

Der "Totpunkt" entsteht, wenn der Rotor elektrisch nicht weiterhin bestromt wird, da sich der Anker in diesem Moment zwischen den beiden geteilten Kommutator-Teilen befindet. Theoretisch würde der Rotor an diesem Punkt stehen bleiben.

Jedoch aufgrund der Massenträgheit dreht sich der Rotor ein Stück weiter und überwindet so den stromlosen Zustand. Dadurch erhält er wieder Strom freilich in entgegengesetzter Richtung, da sich die Pole gewendet haben. Mit der Änderung der Polung des Rotor-Magnetfeldes setzt die Drehung erneut ein.

Somit sind der Polwender und der Totpunkt untrennbare Bestandteile eines Gleichstrommotors und ermöglichen die kontinuierliche Drehbewegung. Der Polwender ist verantwortlich für die Umschaltung der Polarität der Spulen bei jeder halben Umdrehung, während der Totpunkt den Moment ohne Stromübertragung darstellt der durch die Massenträgheit des Rotors überbrückt wird.