Bild 1: Der NiQ – die neueste Gene­ra­tion ener­gie­spa­render Motoren von ebm-papst.

In Kühl­theken, Kühl­re­galen und Bottle Coolern im kommer­zi­ellen Lebens­mit­tel­be­reich sind Venti­la­toren im Dauer­ein­satz – und bieten daher großes Poten­tial zum Ener­gie­sparen. Mit dem iQ-Motor steht schon seit längerem ein kompakter Motor für den Antrieb von Axial­ven­ti­la­toren zur Kälte­ver­tei­lung in Verdamp­fern und zur Kühlung in Verflüs­si­gern zur Verfü­gung. Durch die bewährte Green­Tech EC-Tech­no­logie sind dabei hohe Wirkungs­grade erreichbar.

Lebens­mit­tel­ein­zel­handel und Tank­stellen setzen aus diesem Grund schon seit längerem erfolg­reich auf iQ-Motoren von ebm-papst. Mit dem NiQ kommt nun die nächste Gene­ra­tion der Reihe auf den Markt (Bild 1). Mit ihr stellt ebm-papst eine Neuent­wick­lung vor, die die bewährten Eigen­schaften des iQ- und iQ²-Motors mit neuem Design – innen wie außen – kombi­niert. Die Entwickler konnten den „next Gene­ra­tion iQ“ daher noch effi­zi­enter und vor allem wirt­schaft­li­cher machen (Bild 2). Zudem punktet die neue Motoren­platt­form mit erwei­terter Funk­tio­na­lität und Einsetz­bar­keit.

Motor­de­sign: Auf nied­rige Dreh­zahlen opti­miert

Der NiQ stellt eine komplett neue Motor­platt­form dar, die derzeit drei Baugrößen unter­schied­li­cher Leis­tung bietet. Entspre­chend der in den Anwen­dungen typi­schen nied­rigen Dreh­zahlen wurde der Motor auf 800 bis 2.000 min^-1 und das entspre­chende Dreh­mo­ment opti­miert. Um dies zu errei­chen, haben die Entwickler das gesamte Motor­de­sign auf den Prüf­stand gestellt und an entschei­denden Stellen verän­dert. Der bishe­rige vier­po­lige Aufbau wurde beim NiQ durch ein neues sechs­po­liges Motor­kon­zept ersetzt.

Bild 2: Gegen­über dem iQ und iQ2 konnte in einigen Berei­chen der Wirkungs­grad opti­miert werden.

Da der Motor so näher an der idealen Dreh­zahl arbeitet, wirkt sich dies positiv auf den Wirkungs­grad und die Lauf­ruhe aus. Zum höheren Wirkungs­grad trägt auch die verän­derte Magnet­technik bei. Die beim NiQ zum Einsatz kommenden, gesin­terten Hart­fer­rite haben eine höhere magne­ti­sche Rema­nenz und erzeugen damit einen höheren Motor­wir­kungs­grad als mit den bisher verwen­deten, kunst­stoff­ge­bun­denen Ferrit-Magneten. Der Lager­aufbau wurde zudem noch­mals verbes­sert. Je nach Kunden­an­for­de­rung kann der NiQ mit unter­schied­li­chen Lager­fetten für Verflüs­siger und Verdampfer ange­boten werden.

Und noch einen Vorteil bringt das verän­derte Motor­kon­zept mit sich: Der Luft­spalt zwischen Läufer und Stator wurde aufgrund des opti­mierten mecha­ni­schen Motor­auf­baus noch­mals deut­lich verrin­gert. Ergebnis: Das Dreh­mo­ment liegt nun um einige Prozent­punkte höher. Insge­samt konnten die Entwickler bei ebm-papst durch die Ände­rungen am Motor die perfekte Balance zwischen Effi­zienz und Kosten errei­chen.

Gehäu­se­de­sign: Retrofit neu gedacht

Bild 3: Dank des über­ar­bei­teten Motor­kon­zepts und der Anpas­sung des Gehäuses erscheint der NiQ nun in einem runden Design.

Bereits auf den ersten Blick hebt sich der NiQ deut­lich von seinen Vorgän­gern ab. Im Gegen­satz zum iQ mit seiner markanten Quad­er­form aus Alumi­nium setzt der NiQ auf ein orga­ni­scheres Erschei­nungs­bild (Bild 3). Durch den sechs­po­ligen Aufbau ließ sich eine runde Motor­form reali­sieren. Dieses Merkmal wurde auch auf das Gehäuse über­tragen. Doch trotz des neuen Konzepts sind die NiQ-Motoren nicht nur für Neuent­wick­lungen ideal – auch die Nach­rüs­tung ist problemlos möglich: Außen­maße, Anschraub­punkte und Anschlüsse spie­geln die des Q- und iQ-Motors wider, und das bestehende Zubehör ist iden­tisch. So lassen sich die Vorteile des NiQ auch im Retro­fit­be­reich nutzen.

Die Form des NiQ ist aber auch dem neuen Mate­rial geschuldet. Das bishe­rige Alumi­ni­um­ge­häuse wurde durch Kunst­stoff ersetzt, der – produk­ti­ons­tech­nisch gesehen – in der runden Bauweise seine Vorteile besser zur Geltung bringt. Kunst­stoff ist in der Herstel­lung deut­lich ener­gie­ef­fi­zi­enter als Alumi­nium und erfüllt problemlos die Vorgaben für die Schutzart IP54. Mit dem Werk­stoff auf PPC-Basis ergeben sich zwei grund­le­gende, funk­tio­nale Neue­rungen: Er erfüllt sowohl die Voraus­set­zungen für Schutz­klasse 2, als auch die Anfor­de­rungen der US-ameri­ka­ni­schen Food and Drug Admi­nis­tra­tion, der EU-Verord­nung 10/2011/EU sowie der Rahmen­ver­ord­nung 1935/2004/EG und der Verord­nung 2023/2006/EG.

Kunst­stoff erfüllt problemlos die Vorgaben für die Schutzart IP54

Der NiQ ist also nicht nur wie bisher für den Einsatz bei harten Umge­bungs­be­din­gungen im Tempe­ra­tur­be­reich von -40 bis +50 Grad Celsius geeicht, sondern kommt zudem ohne Schutz­leiter aus und ist für den indi­rekten Kontakt mit Lebens­mit­teln geeignet. Das ist für die Anwen­dung beispiels­weise in Kühl­re­galen für Obst und Gemüse ein entschei­dender Vorteil. Der Spagat, den passenden Kunst­stoff zu finden, der sowohl Schutz­klasse 2 als auch die Anfor­de­rungen der Richt­li­nien erfüllt, war eine große Heraus­for­de­rung bei der Entwick­lung.

Um den Stator gewi­ckelt

Zur erhöhten Wirt­schaft­lich­keit des NiQ tragen neben verän­dertem Design und intel­li­genter Mate­ri­al­aus­wahl wegwei­sende Umstel­lungen in der Produk­tion bei. Insge­samt wurde beim NiQ die Anzahl der Gesamt­teile redu­ziert. Bei der Montage des Motors gehören zudem Schraub­ver­schlüsse der Vergan­gen­heit an. Es kommen nur noch Steck­pro­zesse zum Einsatz. Diese Ände­rungen schaffen die Voraus­set­zungen für eine auto­ma­ti­sierte Ferti­gung.

Ein wesent­li­cher Grund für die effi­zi­en­tere Produk­tion ist aller­dings das neue Wickel­ver­fahren. Bislang wandte man für den Stator von EC- bezie­hungs­weise DC-Motoren das soge­nannte Nadel­wi­ckel­ver­fahren an. Nun setzt ebm-papst auf ein optimal auf den Aufbau abge­stimmtes Linear-Wickel­ver­fahren. Das Ergebnis ist ein eben­mä­ßi­geres Wickel­bild als beim Nadel­wi­ckeln. Das ist aller­dings keine rein ästhe­ti­sche Frage: Beim NiQ wurde ein appli­ka­ti­ons­freund­li­cheres Zulas­sungs­kon­zept mit einem spezi­ellen Ther­mo­wächter gewählt. Dieses inno­va­tive Konzept ist nur mit einem sehr eben­mä­ßigen Wickel­bild umsetzbar.

Konse­quenter Platt­form­ge­danke

Die ledig­lich drei Baugrößen des NiQ ersetzen tech­nisch gesehen gleich mehrere Baugrößen der alten AC-Moto­ren­tech­no­logie des Q-Motors. So sind die Kata­log­ver­sionen mit 5 Watt (NiQ 3208), 12 Watt (NiQ 3212) und 18 Watt (NiQ 3224) Abga­be­leis­tung mit Dreh­zahlen zwischen 1.300 und 1.550 U/min erhält­lich. Zudem bietet der NiQ bei Bedarf alle zusätz­li­chen Funktio­nalitäten des iQ²-Motors: Reverse on Start, Reverse on Demand oder Two Speeds (siehe Kasten).

Den Platt­form­ge­danken spie­gelt auch die Produk­ti­ons­linie wider. Über den größten Teil der Strecke werden iden­ti­sche Motoren in drei Baugrößen produ­ziert und montiert. Erst am Ende der Linie werden dann die jewei­ligen Vari­anten gene­riert. Das bedeutet, dass die gewünschte elek­tro­ni­sche Ausfüh­rung erst am Schluss per Soft­ware auf die Leiter­platte aufge­spielt wird.

Zudem wird nun anstelle des bislang montierten Kabels ein steck­bares Kabel, das den An­for­derungen des Kunden entspricht, separat mitge­lie­fert. Diese Ände­rungen bedeuten nicht nur Kosten­ein­spa­rungen, sie bringen dem Kunden auch weitere Vorteile: Die Varianten­reduktion verein­facht durch weniger Sach­nummern die Komple­xität bei der Bestel­lung und Lager­hal­tung. Zudem erhöht sich die Flexi­bi­lität gegen­über dem Markt, das heißt, der Kunde erhält sein Produkt deut­lich schneller.