Neue Lüfter­ge­ne­ra­tion, sparsam und leise

Luft als Kühl­me­dium ist für viele Aufgaben der ideale Wärme­träger, um Verlust­leis­tung abzu­führen. Bei großen Wärme­mengen auf kleinem Raum ist ein großer Luft­strom nötig. Hoch­leis­tungs­lüfter, die diese Luft­leis­tung bewäl­tigen können, waren bislang laut, nicht unbe­dingt sparsam im Betrieb und ließen sich oftmals nur bedingt regeln. Eine neue Gene­ra­tion von Hoch­leis­tungs­lüf­tern verbes­sert nun die Effi­zienz der Kühlung und spart dabei teure Energie. Auch der Umwelt­schutz­ge­danke für die spätere Entsor­gung wurde schon in der Konstruk­tion mit einbe­zogen und erleich­tert so dem Anwender die Erfül­lung heutiger und zukünf­tiger Normen.

Bild 1: Lüfter der Serie S-Panther der Baugröße 172 mm.

Immer kompak­tere und leis­tungs­fä­hi­gere elek­tro­ni­sche Bauteile lassen bei glei­cher und oft sogar höherer Leis­tung die Größe von Geräten schrumpfen. Dies gilt für viele Bereiche wie IT, Tele­kom­mu­ni­ka­tion und Auto­ma­tion aber auch Umrichter, Schweiß­ma­schinen und den immer weiter verbes­serten Solar­wech­sel­rich­tern. Um den Anwen­dern der neuen Technik ange­passte Lüfter­lö­sung zu bieten, entwi­ckelten die Experten von ebm-papst eine neue Gene­ra­tion von Hoch­leis­tungs­lüf­tern, die S-Panther Serie (Bild 1). Diese Gene­ra­tion wurde speziell im Hinblick auf geringe Geräusch­emis­sionen entwi­ckelt, ohne dabei Kompro­misse in Luft­leis­tung oder Wirkungs­grad eingehen zu müssen.

Neuer Lüfter mit bewährter Technik

Dazu war es notwendig, die Aero­dy­namik von Grund auf neu zu über­denken und den Lüfter neu zu entwi­ckeln. Betrachtet man die Leis­tungs­daten des heutigen 172 mm S-Force Lüfters bei 6000 rpm im Vergleich zum neuen Lüfter der S-Panther Serie mit glei­cher Abmes­sungen bei 4500 rpm so zeigt sich, die maxi­male Luft­leis­tung wurde ange­hoben und der Druck­sattel gesenkt (Bild 2). Für die aller­meisten Anwen­dungen ist diese Ausle­gung geeignet um möglichst viel Kühl­luft bereit­zu­stellen. Durch ein weiter verfei­nertes Design, das nun auf Flügel mit Wing­lets und Abriss­kante baut, konnte die Schall­leis­tung über den gesamten Frequenz­be­reich gesenkt werden. Dazu trägt auch das neue Steg­de­sign bei, das speziell auf die Blatt­geo­me­trie abge­stimmt wurde. Die verbes­serte Luft­füh­rung erlaubt eine Dreh­zahl­re­duk­tion bei glei­cher Luft­leis­tung, was wiederum die Lärm­emis­sion redu­ziert.

Wird die Dreh­zahl des neuen Lüfters der S-Panther Serie so vari­iert, dass die gleiche Kenn­linie des Vorgän­ger­mo­dells erreicht wird, ist eine deut­liche Reduk­tion der Schall­leis­tung zu erkennen (Bild 3). So konnten selbst für mitt­lere Leis­tungs­größen die Betriebs­ge­räu­sche im glei­chen Arbeits­punkt um bis zu 9 dB(A) gesenkt werden. Der Betriebs­be­reich links der gekenn­zeich­neten Linie ist charak­te­ri­siert durch starke aero­dy­na­mi­sche Ablö­se­me­cha­nismen. Dort sind die Schall­leis­tungen beider Lüfter gleich. Trotzdem bieten auch hier die neuen Lüfter entschei­dende Verbes­se­rungen was die Wahr­neh­mung des Geräu­sches angeht. Speziell der immer als lästig empfun­dene soge­nannte Dreh­klang, der sich aus der Schau­fel­zahl und der Dreh­fre­quenz ergibt, konnte deut­lich redu­ziert werden.

Bild 2: Vergleich Luft- und Schall­leis­tung S-Force und S-Panther, Baugröße 172 mm

Bild 3: Vergleich Schall­leis­tung S-Force und S-Panther, Baugröße 172 mm bei glei­cher Luft­leis­tung

Die mecha­ni­sche Belas­tung sämt­li­cher Kompo­nenten des Lüfters sinkt durch die Neuge­stal­tung und die damit einher­ge­hende Dreh­zahl­re­duk­tion. Dies erlaubt den Einsatz neuer Tech­niken z. B. bei der mecha­ni­schen Gestal­tung des Kunst­stoff­lauf­rades, der Welle-Nabe-Verbin­dung oder bei der Rotor­dy­namik. Die Lager­sys­teme können einfa­cher gehalten werden und erleich­tern zusammen mit dem redu­zierten Aufwand für Wuchten die Produk­tion bei gleich­blei­bender Güte. Als Antrieb dienen die bewährten 3-phasigen Multipol-Motoren. Deren 6-, 8-, 10- oder 12-polig magne­ti­sierten Rotor­ein­heiten schaffen zusammen mit den 9-nutigen Stator­pa­keten eine effi­zi­ente Umwand­lung von elek­tri­scher in mecha­ni­sche Energie.

Leis­tung in Zahlen

Die Baugrößen reichen von 80 x 80 mm bis zu 172 mm wobei alle Dreh­zahl­va­ri­anten abge­deckt werden. So sind je nach Anwen­dungs­zweck sowohl Low wie auch High Speed Vari­anten verfügbar. Die Produk­tion der neuen S-Panther Lüfter startet mit den Serien 63 und 32 und wird später auf die 80 und 120 mm Klasse ausge­weitet. Bei allen Mitglie­dern der neuen Produkt­fa­milie wurde die jewei­lige Konstruk­tion von vorn­herein auf umwelt­scho­nende Produk­tion und spätere Entsor­gung ausge­legt.