Geräusch­arme Venti­la­tor­an­triebe

Das Geräusch­ver­halten ist ein entschei­dendes Merkmal von Venti­la­tor­an­trieben. Venti­la­toren kommen in einer Viel­zahl unter­schied­li­cher Geräte und Anlagen zum Einsatz, die ein indi­vi­du­elles Struk­tur­schwin­gungs­ver­halten aufweisen. Die übliche Vorge­hens­weise, Reso­nanzen durch geeig­nete Abstim­mung zwischen Eigen­schwin­gung und Anre­gung zu vermeiden, ist bei diesen dreh­zahl­va­ria­blen Antrieben oft nicht ziel­füh­rend. Sekun­däre Maßnahmen, wie etwa die mecha­ni­sche Entkopp­lung, sind gerä­te­spe­zi­fisch und mit Mehr­kosten verbunden. Gefor­dert ist daher eine geräuschro­buste Lösung mit geringer Schwin­gungs­an­re­gung, die in den unter­schied­li­chen Anwen­dungs­fällen gute Ergeb­nisse liefert.

Dreh­strom-Asyn­chron­mo­toren arbeiten bei Sinus­spei­sung schwin­gungs- und geräuscharm. Probleme können bei der Dreh­zahl­stel­lung infolge von Strom­ober­schwin­gungen entstehen, die vom Dreh­zahl­steller verur­sacht werden. Eine konti­nu­ier­liche und geräusch­arme Dreh­zahl­stel­lung setzt den Betrieb an einem gut ange­passten Frequenz­um­richter voraus. In diesem Fall ist der EC-Motor wirt­schaft­lich die vorteil­haf­tere Lösung. Sein prin­zip­be­dingt nicht immer opti­males Schwin­gungs­ver­halten nimmt ebm-papst konti­nu­ier­lich zum Anlass, beson­ders geräusch­arme EC-Antriebe zu entwi­ckeln.

Bei EC-Motoren unter­scheidet man nach den Ursa­chen der Schwin­gungs- und Geräusch­an­re­gung zwischen perma­nent­ma­gne­tisch und elek­tro­ma­gne­tisch hervor­ge­ru­fenen Wech­sel­kräften. Zum Beispiel bewirken die Nuten des Stators einen verän­der­li­chen magne­ti­schen Luft­spalt­leit­wert, der in Verbin­dung mit der perma­nent­ma­gne­ti­schen Felder­re­gung Dreh­mo­ment­schwan­kungen, soge­nannte Nutrast­mo­mente, erzeugt. Die Kommu­tie­rung der Ströme in den Wick­lungen kann zusätz­lich elek­tro­ma­gne­tisch bedingte Schwan­kungen hervor­rufen.

Neben der Dreh­mo­ment­schwan­kung sind auch die in radialer Rich­tung auf den Rotor wirkenden Kräfte von großer Bedeu­tung. Motor und Kommu­tie­rungs­elek­tronik haben also glei­cher­maßen Einfluss auf das Geräusch­ver­halten. ebm-papst entwi­ckelt und produ­ziert beide Antriebs­kom­po­nenten als Einheit – eine wich­tige Voraus­set­zung für ein opti­males Antriebs­system.

Durch Verwen­dung einer vorteil­haften Nut-Polzahl-Kombi­na­tion, einer spezi­ellen Blech­schnitt- und Magnet­geo­me­trie, liegt das Nutrast­mo­ment der ebm-papst Motoren heute beispiels­weise unter 0,5 Prozent des Bemes­sungs­mo­ments. Herkömm­liche Motoren weisen Rast­mo­mente zwischen fünft und acht Prozent auf.

Für die Kommu­tie­rung der Ströme kommt zudem ein speziell für Venti­la­toren opti­miertes Verfahren zum Einsatz. So wird über den gesamten Dreh­zahl­be­reich ein vorteil­hafter Kompro­miss aus Schwin­gungs­armut und hohem Wirkungs­grad erreicht. Die gemein­same Opti­mie­rung von Motor und Kommu­tie­rungs­elek­tronik ermög­licht eine wesent­liche Verbes­se­rung des Schwin­gungs- und Geräusch­ver­hal­tens unserer EC-Motoren. Aktu­elle Antriebe liefern selbst in sensi­blen Anwen­dungen über­zeu­gende Ergeb­nisse. Auf zusätz­liche, spezi­fi­sche Maßnahmen kann in der Regel verzichtet werden, dadurch redu­ziert sich der Appli­ka­ti­ons­auf­wand erheb­lich.

Geräusch­ver­gleich

Der Geräusch­ver­gleich zeigt einen Dreh­strom-Asyn­chron­motor, dessen Dreh­zahl über Phasen­an­schnitt (a) und mittels eines

Stell­trans­for­ma­tors bei idealer Sinus­spei­sung (b) verän­dert wurde. Zum Vergleich ist die Kenn­linie eines konven­tio­nellen EC-Motors (c) darge­stellt. Die aktu­ellen Green­Tech EC-Motoren (d) erzielen vergleichbar nied­rige Werte wie der Dreh­strom-Asyn­chron­motor in seinem güns­tigsten Betriebs­fall.