Die Ankerrückwirkung bei einem Gleichstrommotor bezeichnet den Einfluss des durch die Erregung der Ankerwicklung erzeugten Magnetfelds (Ankermagnetfeld) auf das Hauptmagnetfeld (vom Hauptmagnetpol erzeugtes Magnetfeld) des Motors während des Betriebs.
Dieser Einfluss verändert die Verteilung, Stärke und Richtung des Hauptmagnetfelds und wirkt sich dadurch auf die Leistung des Motors aus (z. B. Kommutierung, Geschwindigkeit, Ausgangsdrehmoment usw.).

1. Kernhintergrund: Zwei Magnetfelder des Gleichstrommotors
Um die Ankerreaktion zu verstehen, müssen zunächst die beiden unabhängigen Magnetfelder geklärt werden, die während des Betriebs eines Gleichstrommotors vorhanden sind:
Hauptmagnetfeld (Hauptpolmagnetfeld)

Der Hauptmagnetpol am Stator des Motors (normalerweise ein Permanentmagnet oder eine Gleichstrom-Erregerwicklung) erzeugt das „Grundmagnetfeld“ für die Energieumwandlung im Motor.

Im Idealzustand ist das Hauptmagnetfeld symmetrisch trapezförmig entlang des Luftspalts des Motors (dem Spalt zwischen Stator und Rotor) verteilt, wobei die Magnetfeldrichtung vom Nordpol zum Südpol zeigt.
Ankermagnetfeld (Rotormagnetfeld)Der Anker ist der Rotorteil eines Motors, auf den die Ankerwicklung gewickelt ist.

Wenn Gleichstrom an die Ankerwicklung angelegt wird (während des Motorbetriebs) oder durch Unterbrechen des Hauptmagnetfelds aufgrund der Rotordrehung (während des Generatorbetriebs) induzierter Strom erzeugt wird, erzeugt die Ankerwicklung ihr eigenes Magnetfeld, nämlich das Ankermagnetfeld.
Die Richtung des Ankermagnetfelds lässt sich mit der Rechtshänder-Schraubenregel bestimmen: Die Beugerichtung der vier Finger ist die Stromrichtung, der Daumen zeigt in Richtung des Nordpols des Magnetfelds.
Seine Verteilungseigenschaften sind: Die Magnetfeldachse steht senkrecht zur Hauptmagnetfeldachse (bekannt als „Querachsenmagnetfeld“) und ist symmetrisch entlang des Umfangs des Ankers verteilt.

2. Der Kerneinfluss der Ankerreaktion: Verzerrung und Schwächung des Hauptmagnetfelds
Die Überlagerung von Ankermagnetfeld und Hauptmagnetfeld im Luftspalt des Motors führt zur Zerstörung der ursprünglichen Verteilung des Hauptmagnetfeldes. Der Kerneinfluss lässt sich in zwei Punkte unterteilen:

1. Das Hauptmagnetfeld erfährt eine „Verzerrung“ (Verzerrung)
Das ideale Hauptmagnetfeld ist symmetrisch, aber das Ankermagnetfeld hat einen „Push-Pull“-Effekt auf das Hauptmagnetfeld:
An der vorderen Polspitze des Hauptmagnetpols (der Magnetpolspitze in Motordrehrichtung) weist das Ankermagnetfeld die gleiche Richtung wie das Hauptmagnetfeld auf, was zu einer Erhöhung des Luftspaltmagnetfelds an dieser Stelle führt.

An der hinteren Polspitze des Hauptmagnetpols (dem Ende des rotierenden Magnetpols) ist das Ankermagnetfeld in die entgegengesetzte Richtung zum Hauptmagnetfeld gerichtet, was zu einer Schwächung des Luftspaltmagnetfelds an dieser Stelle führt.
Am Ende wird die symmetrische Verteilung des Hauptmagnetfelds gebrochen und die Magnetfeldachse weicht ab (weicht von der Hauptmagnetpolachse ab), ein Phänomen, das als „Magnetfeldverzerrung“ bekannt ist.

2. Das gesamte Hauptmagnetfeld wird „geschwächt“ (nur bei Gleichstrommotoren vorhanden)
Bei Gleichstrommotoren ist die Richtung des Ankerstroms entgegengesetzt zur Richtung der induzierten elektromotorischen Kraft und das Ankermagnetfeld erzeugt nicht nur eine orthogonale Komponente, sondern auch eine „Entmagnetisierungskomponente in Längsrichtung“, die der Richtung des Hauptmagnetfelds entgegengesetzt ist, was zu einer leichten Schwächung der Gesamtstärke des Hauptmagnetfelds führt.

3. Die Gefahren der Ankerreaktion: Beeinträchtigung der Motorleistung und Zuverlässigkeit
Die Ankerreaktion ist kein „nützliches Phänomen“, und ihr direkter Schaden spiegelt sich hauptsächlich in zwei Aspekten wider:
Schwierigkeiten beim Rückwärtsfahren, Funkenbildung
Eine Verzerrung des magnetischen Felds kann eine induzierte elektromotorische Kraft (sogenannte reaktive elektromotorische Kraft) im „Kommutierungselement“ der Ankerwicklung (der Wicklungsspule, die von einem Zweig zum anderen umschaltet) verursachen, was während der Kommutierung zu elektrischen Funken zwischen den Bürsten und dem Kommutator führt.
Funken verschleißen nicht nur die Bürsten und Kommutatoren und verkürzen die Lebensdauer des Motors, sondern können in schweren Fällen auch Ringbrände (Funken, die Lichtbögen bilden) verursachen und die Ankerwicklungen durchbrennen.
Die Leistung des Motorbetriebs nimmt ab
Durch die Verzerrung des Magnetfelds entsteht während des Motorbetriebs ein „zusätzliches Drehmoment“, das Drehzahlschwankungen, Vibrationen und Geräusche verursacht.
Eine Schwächung des Hauptmagnetfelds kann zu einer Verringerung des Ausgangsdrehmoments des Motors, einer Erhöhung der Drehzahl (Abschwächung der Kennlinie) oder einer Verringerung der Ausgangsspannung des Generators führen.

4. Wichtige Maßnahmen zur Schwächung der Ankerreaktion
Um die Schäden durch Ankerrückwirkungen zu verringern, werden in der Industrie üblicherweise die folgenden technischen Maßnahmen ergriffen:
Kompensationswicklung einbauen
Um die Polschuhe des Hauptmagnetpols ist ein Satz Kompensationswicklungen gewickelt, die in Reihe mit der Ankerwicklung geschaltet sind. Dadurch wird ein Magnetfeld in entgegengesetzter Richtung zum Ankermagnetfeld erzeugt, wodurch der Einfluss des Ankermagnetfelds direkt aufgehoben und Magnetfeldverzerrungen sowie Entmagnetisierungseffekte von der Wurzel her unterdrückt werden (wird hauptsächlich bei Gleichstrommotoren mit großer Kapazität und hoher Geschwindigkeit verwendet).
Einstellen des „Umkehrpols“ (Zwischenpol)

Installieren Sie zwischen den beiden Hauptmagnetpolen einen Satz kleiner Magnetpole (Umkehrpole), deren Wicklungen in Reihe mit der Ankerwicklung geschaltet sind, um eine dem Ankermagnetfeld entgegengesetzte Magnetfeldrichtung zu erzeugen. Dies dient speziell dazu, dem Ankermagnetfeld am Kommutierungselement entgegenzuwirken, die reaktive elektromotorische Kraft zu eliminieren und die Kommutierungsbedingungen zu verbessern (Standardkonfiguration für Gleichstrommotoren mittlerer und großer Leistung).

Verwendung von „Breitbürste“ oder „Schlitzarmatur“
Breite Bürsten können mehr Kommutatorsegmente abdecken, die Stromänderungsrate einzelner Komponenten verringern und die Funkenbildung reduzieren.
Der Ankerkern weist ein „schräges Nutdesign“ auf (die Nut bildet einen bestimmten Winkel mit der Achse), wodurch die harmonischen Komponenten des Ankermagnetfelds geschwächt und die Magnetfeldverzerrung verringert werden können.