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Frischer Wind fürs Kühlregal

Sprung vom iQ zum NiQ: Die neue Generation energiesparender Motoren von ebm-papst ist effizienter und wirtschaftlicher als ihre Vorgänger – und dabei sogar für den Einsatz im Lebensmittelbereich geeignet.


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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.

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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

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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

Zusätzliche Funktionen für den NiQ

Reverse on Start

NiQ_reverse_on_oBeim Start läuft der NiQ für eine vor­defi­nier­te Zeit rück­wärts, um den an­ge­sam­mel­ten Staub aus dem Wär­me­tausch­er des Ver­flüs­sig­ers zu bla­sen.

Reverse on Demand

NiQ_reverse_on_Zeit­punkt und Dauer des Rück­wärts­laufs können selbst be­stimmt werden, bei­spiels­weise um den Ab­tau­zyklus für den Ent­staub­ungs­vor­gang zu nutzen.

Two Speeds

NiQ_two_speedsWerks­seitig sind zwei Dreh­zahl­stufen vor­pro­grammiert, beispiels­weise um durch unter­schied­lichen Tag- und Nacht­modus zusätz­lich Energie zu sparen.

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.

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