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Fachartikel aus MECHATRONIK 12, S. 56 bis 58

ebm-papst

Einsatz von EC-Motoren verbessert die Effizienz

Einfache Motorenkonstruktionen wie Spaltpol- oder Asynchronmotoren erfüllen oft nicht mehr die Anforderungen an Energieverbrauch und Leistungsdichte. ebm-papst Landshut setzt daher auch bei kleinen Leistungen auf flexibel einsetzbare, elektronisch kommutierte Gleichstrommotoren.

Steigende Stromkosten und strengere Vorschriften zur Energieeffizienz sind ein starker Anreiz, Automatisierungstechnik und Haushaltsgeräte auf moderne Antriebe umzustellen. Neben deutlich geringerem Stromverbrauch zeichnen sich die neuen, elektronisch kommutierten Motoren (EC-Motoren) meist auch durch deutlich kompaktere Abmessungen bei gleicher oder sogar besserer Leistung aus. Welche Vorteile das für Maschinen, Anlagen und Geräte mit sich bringt, zeigt sich zum Beispiel beim Einsatz in Haushaltsgeräten. Die sogenannte weiße Ware stellt heute durchaus vergleichbare Anforderungen an die Antriebstechnik wie sie auch in der Industrie bei kleinen Antrieben üblich sind. Einige Einsatzszenarien zeigen im Folgenden die Vorteile der EC-Technik gegenüber herkömmlichen Lösungen.

Sollen bestehende Antriebe ersetzt werden, sind oft die vorhandenen Befestigungspunkte und Abstände zu berücksichtigen. Sogenanntes Drop-In-Replacement, also das einfache Austauschen der Motoren bei identischen Abmessungen der relevanten Teile ist dann gefragt. Dabei können Bauform und Abmessungen durchaus variieren, Wellendurchmesser und Länge bzw. Schwingungsdämpfer und Bohrungsdurchmesser der Montagelaschen sollten jedoch identisch ausfallen. Da (Einbau-)Geräte im Haushalt meist mit Standardabmessungen gefertigt werden, erhöhen kleinere Antriebe das Nutzvolumen. Zudem erleichtern sie den Einbau von Teilen für neue Komfort-Funktionen. Neben diesen mechanischen Anforderungen sind heute zunehmend gesetzliche Auflagen zu erfüllen. Sowohl in der EU als auch den USA, in Kanada und weiteren Ländern gibt es eine ganze Reihe von Gesetzen und Richtlinien, die je nach Einsatzgebiet Mindestanforderungen an die Energieeffizienz von Geräten stellen. In der EU schafft hierzu die Ökodesign-Richtlinie 2009/125/EG den notwendigen Rahmen zur Festlegung von Anforderungen an die umweltgerechte Gestaltung energieverbrauchsrelevanter Produkte. Zusammen mit dem Energielabel auf den Haushaltsgeräten von A+++ bis zu G soll so der gesenkte Energieverbrauch transparent dargestellt werden. Dabei sind je nach Einsatzfall schon kleine Einsparungen wichtig, um auf dem Markt mit einem besseren Label für höhere Effizienz werben zu können.

Was bedeutet das nun in der Praxis?

Vielfach erfüllen einfache Motorenkonstruktionen wie Spaltpol- oder Asynchronmotoren nicht mehr die heutigen Anforderungen an Energieverbrauch und Leistungsdichte. Motoren- und Ventilatorenhersteller wie ebm-papst Landshut setzen daher auch bei kleinen Leistungen auf flexibel einsetzbare, elektronisch kommutierte Gleichstrommotoren. Diese kleinen Synchronmotoren zeichnen sich im Gegensatz zu herkömmlichen asynchronen Spaltpolantrieben durch einen hohen Wirkungsgrad aus. In manchen Fällen übernimmt die Kommutierungselektronik nebenbei sogar noch die Funktion eines Weitspannungseingangs. Solche Motoren können ohne Änderung in fast allen gängigen Stromnetzen der Welt betrieben werden. Anpassungen der Drehzahlen wegen unterschiedlicher Netzfrequenzen (50 oder 60 Hz) entfallen. Durch ihren ausgeklügelten Aufbau lassen sich diese Motoren platzsparend in eine Vielzahl von Anwendungen integrieren. Drei Antriebsbeispiele, ein kompakter Motor für ein doppelseitig saugendes Haubengebläse, ein Antrieb für Kühltheken und -schränke, Kühltruhen oder Kühl-/Gefrierkombinationen und ein Radiallüfter zu Trocknungszwecken zeigen das Potential der EC-Motoren auf.

Radiallüfter für Absaugeinrichtungen

Sollen große Luftmengen bei mittlerer bis höherer Druckerhöhung gefördert werden, sind doppelseitig saugende Radiallüfter ideal geeignet. Sie kommen sowohl im Haushalt als auch bei technischen Lösungen zum Einsatz beispielsweise bei Dunstabzugshauben oder Lötrauchabsaugungen.

Neben der verbesserten Energieeffizienz ist ein möglichst geringes Betriebsgeräusch gefragt. Haubengebläse wie z. B. der VHD 0146 werden daher als Gesamteinheit aus Motor, Lüfterrad und Lüftergehäuse mit entsprechendem Ein- bzw. Auslass aerodynamisch optimiert angeboten.

EC-Motoren eröffnen durch ihre kompakte Bauform mehr Freiraum für die aerodynamische Auslegung und lassen sich zudem einfach über die Kommutierungselektronik, z. B. per Pulsweitenmodulation, in ihrer Drehzahl bzw. Luftleistung regeln. Je nach Motormodell und Lüfterbaureihe können zusätzliche Funktionen wie ein Feuchte- oder Temperatursensor für eine automatische Belüftung integriert werden.

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