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„AC2EC“ – Austausch leicht gemacht

Neues EC-Motor­kon­zept – Kompakt und effi­zient


In der Luft- und Klima­technik wird die Effi­zienz der einge­setzten Venti­la­toren zu einem zentralen Thema. Nicht nur die mit der Ener­gie­spar­ver­ord­nung geschaf­fenen gesetz­li­chen Grund­lagen, auch gestei­gertes Umwelt- und Kosten­be­wusst­sein seitens der Anwender tragen dazu bei. Vor diesem Hinter­grund über­rascht es nicht, dass ener­gie­spa­rende EC-Technik heute in allen Berei­chen verstärkt Anwen­dung findet. Um Hersteller von luft- und klima­tech­ni­schen Geräten die Möglich­keit zu bieten, weiterhin herkömm­liche AC-Tech­no­logie oder zukünftig die ener­gie­spa­rende EC-Tech­no­logie zu nutzen, müssen die Einbau­be­din­gungen für beide Motor­tech­no­lo­gien iden­tisch sein. Eine neue EC-Moto­ren­ge­nera­tion ist erst­mals so kompakt und mecha­nisch voll kompa­tibel zu bestehenden AC-Vari­anten. Damit lassen sich Venti­la­toren – ohne Ände­rungen am luft- oder klima­tech­ni­schen Gerät – wahl­weise in AC- oder EC-Tech­no­logie einsetzen.

Als Venti­la­to­ren­an­triebe bei luft- und klima­tech­ni­schen Anlagen werden heute häufig „Asyn­chron­mo­toren“ einge­setzt. Diese AC-Motoren sind kompakt und einfach aufge­baut, da sie direkt aus dem Wechsel- oder Dreh­strom­netz gespeist werden. Für die Versor­gung des Läufers benö­tigen sie weder mecha­ni­sche Kollek­toren noch Elek­tronik. Sie sind robust und zuver­lässig. Aller­dings errei­chen EC-Motoren im Vergleich zu AC-Motoren einen deut­lich höheren Wirkungs­grad, was vor allem im Hinblick auf die Forde­rungen der Ener­gie­spar­ver­ord­nung in naher Zukunft notwendig sein wird.

Bei begrenztem Einbau­raum musste die notwen­dige Elek­tronik in den EC-Motoren unter­ge­bracht werden.

Für die Hersteller luft- und klima­tech­ni­scher Geräte muss dies jedoch keines­wegs zum Problem werden. Der Motoren- und Venti­la­to­ren­spe­zia­list ebm-papst Mulfingen hat eine neue EC-Moto­ren­ge­nera­tion entwi­ckelt, die mit der inte­grierten Kommu­tie­rungs- und Ansteu­er­elek­tronik genau so kompakt baut wie übliche AC-Motoren. Sowohl bei Axial- als auch bei Radi­al­ven­ti­la­toren lassen sich dadurch die ursprüng­li­chen AC-Vari­anten einfach gegen die neuen EC-Ausfüh­rungen tauschen. Ohne Design­än­de­rungen am Kunden­gerät können die mit bis zu 90 % ausge­spro­chen hohen Wirkungs­grade der EC-Motoren genutzt werden. Die Betriebs­kosten sinken, und bereits ab der ersten Betriebs­stunde wird deut­lich weniger CO2 erzeugt, was die Umwelt entlastet. Gleich­zeitig über­zeugen die Antriebe durch leisen Lauf, was vor allem bei in Wohn­räumen einge­setzten Geräten ein Vorteil ist. Den Schlüssel dazu liefert eine beson­ders geräusch­arme Kommu­tie­rung, die präzise an den dreisträn­gigen elek­tro­nisch kommu­tierten Motor ange­passt ist.

Gleiche Ein- und Anbau­maße

EC-Motoren sind vom Prinzip her perma­nent­ma­gne­ter­regte Synchron­mo­toren. Bei ihnen folgt der magne­ti­sche Rotor synchron einem Dreh­feld, das elek­tro­nisch erzeugt wird. Dadurch lassen sich belie­bige Betriebs­dreh­zahlen reali­sieren, unab­hängig von der verwen­deten Netz­fre­quenz. Die Entwick­lung stellte eine große tech­ni­sche Heraus­for­de­rung dar, um bei begrenztem Einbau­raum die notwen­dige Elek­tronik in den EC-Motoren unter­zu­bringen. Außer der Minia­tu­ri­sie­rung und Opti­mie­rung der Elek­tronik war zudem eine mecha­ni­sche Kompa­ti­bi­lität erfor­der­lich. Dazu gehört z. B. die gleiche Ausge­stal­tung des Anbau­flan­sches wie bei AC-Motoren und die gesamte Motor­bau­form musste ange­passt werden.

Die Anbau­fläche bei neuem EC-Motor (links) und gängigen AC-Motoren (rechts) ist gleich.

Gute Entwär­mung und hohe Schutzart

Die neuen kompakten EC-Motoren basieren auf dem bewährten Außen­läu­fer­prinzip, bei dem sich der Rotor um den innen liegenden Stator dreht. Das Blech­paket des Stators ist mit einem Ther­mo­plast umspritzt, was in der Praxis gleich mehrere Vorteile bringt. Zum einen sorgt das hoch­wer­tige Kunst­stoff­ma­te­rial für eine gute elek­tri­sche Isola­tion, zum anderen kann die Kugel­la­ger­auf­nahme inte­griert werden. Wand­stärken und Abstände sind variabel gestaltbar, Tole­ranzen beim Blech­paket beispiels­weise sind auf diese Weise einfach auszu­glei­chen. Anschlie­ßend wird die komplette bewi­ckelte Baugruppe mit Duro­plast umhüllt. Der um den Stator laufende, eintei­lige Rotor ist strö­mungs­tech­nisch opti­miert. Luft­ein­lässe im Rotor sorgen für eine perfekte Entwär­mung des Stators. In Kombi­na­tion mit dem umgos­senen Stator ist ein hoher IP-Schutz (IP54) der Motoren gewähr­leistet.

Die Elek­tro­nik­ab­dich­tung spielt eben­falls dabei eine wich­tige Rolle. Statt früher übli­chen Lösungen mit Flansch und diversen O-Ringen wurde das Elek­tronik­ge­häuse mit einer elas­ti­schen Dich­tungs­kom­po­nente versehen. Das garan­tiert den dauer­haften Schutz der Elek­tronik. Der komplette Motor ist robust, umemp­find­lich gegen Schock­be­las­tung und über­zeugt durch Zuver­läs­sig­keit und lange Lebens­dauer.

Nach­hal­tige Konstruk­tion und Baukas­ten­system

Bei der Konstruk­tion der neuen EC-Motoren wurde gleich­zeitig großer Wert auf Nach­hal­tig­keit und eine ressour­cen­scho­nende Ferti­gung gelegt. Hierzu tragen gleich mehrere Details bei. So spart der eintei­lige Rotor mit einge­presster Welle Ferti­gungs­schritte. Durch Multi­funk­ti­ons­teile werden weniger Einzel­teile benö­tigt. Auch das Entwär­mungs­kon­zept und eine vergleichs­weise geringe Paket­länge helfen, Mate­rial zu redu­zieren. Weniger Mate­ri­al­ein­satz ist dabei gleich­be­deu­tend mit Ener­gie­ein­spa­rungen bei der Herstel­lung.

Umgos­sener Stator, Rotor und kompakte Elek­tronik

Die neuen EC-Motoren werden derzeit in Baugröße 55 mit Aufnah­me­leis­tungen bis 170 W ange­boten. Ein weiterer Ausbau der Baureihe ist geplant. Durch die modu­lare Konzep­tion entsteht ein Baukas­ten­system, das viele Vari­anten zulässt. So kann beispiels­weise ein klei­nerer Motor mit einer leis­tungs­fä­hi­geren Elek­tronik ausge­stattet werden. Dies ist sinn­voll, wenn bei glei­chem Dreh­mo­ment mehr Leis­tung benö­tigt wird. Stan­dard­mäßig werden die EC-Motoren –mit zwei Dreh­zahl­stufen ange­boten. Optional ist eine stufen­lose Dreh­zahl­re­ge­lung über eine 0-10-Volt Steu­er­span­nung möglich, z. B. für einen präzise an den indi­vi­du­ellen Bedarf ange­passten Venti­la­tor­be­trieb. In Kombi­na­tion mit den strö­mungs­tech­nisch opti­mierten HyBlade® Schau­feln oder RadiCal-Lauf­rä­dern stellen diese Venti­la­toren in Green­Tech EC-Tech­no­logie eine ener­gie­ef­fi­zi­ente Einheit in der Luft- und Klima­technik dar. Ohne Ände­rungen am Kunden­gerät ist somit ein einfa­cher mecha­ni­scher Austausch bestehender Venti­la­toren problemlos möglich.

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  • Dr. Ottokar Schütz sagte am :

    Wir haben den im Jahre 1986 vom ebm Mulfingen gelie­ferten Radial-Venti­lator, inte­griert in einen Küchen­abzug der Fa. Miele, ausge­baut und möchten diesen durch einen deut­lich leiseren Venti­lator ersetzen. Da der Küchen­abzug maximal 2 h/Tag läuft dürfte eine Ener­gie­re­du­zie­rung zwar gewünscht sein, dies steht aber nicht im Vorder­grund. Eine Geräusch­re­du­zie­rung wäre deut­lich – ergo­no­misch – effek­tiver.
    Eine Art.Nummer oder andere Kennung auf dem Radi­al­ven­ti­lator kann nicht auf dem Gehäuse iden­ti­fi­ziert werden.
    1. Ich kann Ihnen Bilder schi­cken oder den Motor in St. Georgen vorbei­bringen, um diesen ggfls. zu iden­ti­fi­zieren.
    2. Wo kann ich einen gewün­schen Ersatz­ven­ti­lator erwerben und wie lautet die tech­ni­sche Spezi­fi­ka­tion?
    3. Kann man sich im Rahmen Ihrer Werbe­ak­tion auch die Geräusch­ent­wick­lung anhören oder können Sie mir nur die techn. Daten inkl. der Lärm­ent­wick­lung (…dBA) nennen?
    Bitte über­senden Sie mir bitte die techn. Daten als pdf oder senden Sie eine URL, wo ich die Daten holen kann.
    4. Wenn Sie mögen kann ich Ihnen den noch laufenden Lüfter­ven­ti­lator zur Verfü­gung stellen. Dann können Sie diesen sezieren und für weitere Erfah­rungen nutzen.

    Vielen Dank
    Ottokar Schütz

    • klindner sagte am :

      Sehr geehrter Herr Schütz,

      vielen Dank für Ihre Anfrage. Wir haben sie intern weiter­ge­leitet, damit Sie an den rich­tigen Distri­butor verwiesen werden.

      Mit freund­li­chen Grüßen, Ihr mag°-Team