Das Feld ist polarisiert nach Stromrichtung und diese Pole nennt man Nord und Süd.
Dreht mann nun den Leiter um einen Eisenkern, so wird dieser Effekt enorm verstärkt. Die Pole entstehen von
Nord nach Süd oder Süd nach Nord je nach dem ob der Strom nun im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn fliesst.
Zwei ungleiche Pole ziehen sich an und zwei gleiche stossen sich ab. Lassen wir dieses Elektromagnet beweglich auf einer
Achse und umrahmen dieses mit einem Permanentmagnet, so zieht der N-Pol des Elektromagneten den S-Pol des
Permanentmagneten an. Damit haben wir noch keinen Motor. Schalten wir aber dieses Elektromagnet kurz vor
erreichen des anziehenden Pols aus, und schalten ein nächstes auf der Achse befindliche Elektromagnet ein, so zieht
diesen wiederum diesen Pol an. Diesen Vorgang wiederholen wir immer wieder. Jetzt haben wir also ein Motor.
Damit bei einem Stillstand der Motor wieder aus jeder Position gestartet werden kann, sollte dieser "Rotor"
mindestens drei solcher Elektromagneten (Anker) haben.
Hier ist ein zerlegter Motor einer Märklin 3050 zu sehen. Oben links der Rotor mit den 3 Elektromagneten. Unten rechts den
Stator und die Feldspulen die ebenfalls ein Magnetfeld erzeugen. 2 Elektromagnete??? Wir gingen bis jetzt immer davon
aus dass wir den Motor mit Gleichspannung betreiben. Märklin Loks fahren (Analog) im 3 Leitersystem mit Wechselspannung.
Das heisst dass die Stromrichtung (darum wechsel) mehrmals pro Sekunde die Richtung wechselt. Lassen wir den Strom
ebenfalls durch die Feldspule in die entgegengesetzte Richtung fliessen, sind die Pole immer ungleich gepolt und
ziehen sich nun an. Egal wie oft die Stromrichtung wechselt, das Magnetfeld wechselt im gleichen Tempo mit.
Die Drehrichtungsumkehr erfordert, dass entweder im Rotor (Anker) oder in der Feldspule die Stromrichtung
geändert werden muss. Bei Märklinmotoren ist dazu die Feldspule zweidrähtig gewickelt, so dass man effektiv zwei Feldspulen hat.
Der Fahrtrichtungsumschalter wählt jeweils eine von beiden Spulen aus. Sie sind so angeschlossen, daß sich die Richtung
des Statormagnetfeldes je nach Wicklung dabei umdreht.
Um denselben Motor mit Gleichstrom zu betreiben, muss jetzt nur die Feldspule durch ein Permanentmagneten
ersetzt werden damit die Pole statisch bleiben.
Märklin hat im Verlauf der Zeit verschieden Motoren gebaut die mit Wechel oder Gleichstrom funktionieren.Oben auf
dem Bild ist der grosse Scheibenkollektor Motor zu sehen, Scheiben deswegen weil die Kohle und Bürste, die den Strom auf den Rotor
übertragen, wie eine Scheibe aussieht. Diese werden vom Motorschild zusammengehalten.
Beim drehen entstehen bei den Kollektoren Funken die andere Elektronik stören kann und dem Motor
schaden können. Die Impulse werden durch Kondensatoren kurzgeschlossen und mit Drosseln (auf dem Bild nicht zu sehen) gemindert.
Auf diesem Bild ist ein Trommelkollektor Motor zu sehen. Im Prinzip unterscheiden sie sich nicht. Lediglich der Kollektor ist
trommelförmig nach vorne gebaut und die Kohlen drücken und übertragen den Strom seitlich. So ist der
Kontaktweg erheblich kürzer. Die Kohle nutzt sich so weniger schnell ab bei gleichviel Umdrehung.
Die Laufgeräusche sind deutlich leiser.
Ganz spannend wird es mit modernen Motoren. Diese funktionieren ganz ohne Kontakte. Eigentlich werden die Rotoren
durch Permanentmagnete ersetzt. Trotzdem gibt es keine bewegliche Teile aussen herum.
Wie aber kommt dieser jetzt in Bewegung?
Es werden mehrere Elektromagnete um den Rotor angeordnet und werden elektronisch ein- und ausgeschalten.
Wir können den Rotor jetzt in Bewegung bringen in dem wir nacheinander die Elektromagneten ein und wieder
ausschalten. Durch ein Hallsensor kann die Drehung des Rotors kontrolliert und allenfalls geregelt werden.
Diese Technik ist nicht mehr ganz neu und kennen wir aus der Videotechnik. Die Steuerung (Servo) der Elektromagnete
wird präziser je genauer wir die Last und Position des Rotors kennen. Der Rotor selbst ist ein Permanentmagnet
mit eigenem Magnetfeld. Das beeinflusst das Elektromagnetfeld und überträgt Energie auf dessen Wicklungen.
Diese Impulse können von der Elektronik gemessen werden. Diese Rückmeldung wird für die präzise
Steuerung des Motors benötigt. Je mehr Elektromagnete vorhanden sind um so genauer
kann gesteuert werden. Dabei ist zu beachten dass der Rotor keineswegs aus nur einem Flügel besteht, was heisst,
dass meherer Elektromagnete gleichzeitig mehrer Flügel (Permanentmagnete) antreiben. Die antreibenden
Elektromagnete sind gleichzeitig die Rückmelder. Das Bild unten soll das Prinzip etwas veranschaulichen.
Es gibt noch viele andere Motoren auf dem Markt.
Grundsätzlich funktionieren alle mit dem Elektromagnetismus und Permanentmagnete. Alle haben Vorteile und Nachteile je
nachdem wie und wo diese eingesetzt werden. Bei der Modell Lok sollten diese nicht viel Energie brauchen, leise sein und
geregelt werden können. Alles positive Eigenschaften des "Mehrsternmotors" die es in verschiedenen Formen gibt.
Dazu braucht es aber eine sehr komplexe Regelelektronik die etwas mehr kostet!
