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Energieeffiziente EC-Außenläufermotoren für die Ventilatorentechnik

EC-Außenläufermotoren brauchen keine Seltene-Erden-Magnete

6. August 2012, 19:06 Uhr | Dr. Jürgen Schöne und Werner Müller

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Fortsetzung des Artikels von Teil 2

Außenläuferprinzip vermeidet Seltene-Erden-Magnete

Der Motoren- und Ventilatoren-Hersteller ebm-papst Mulfingen ist bei seinen mit energieeffizienten »GreenTech«-EC-Motoren ausgestatteten Ventilatoren von diesem Problem überhaupt nicht betroffen. Die Antriebe kommen trotz ihrer hohen Wirkungsgrade ohne Seltene-Erden-Magnete aus. Den Schlüssel dazu liefert das Außenläuferprinzip: Bei ihm befindet sich der ruhende Teil des Motors, der Stator, im Inneren und ist vom bewegten Teil, dem Rotor oder Läufer, umschlossen. Der außen angeordnete Rotor dreht sich um den innenliegenden Stator. Allein durch diese Anordnung lässt sich mit dem Außenläufer ein höheres Drehmoment (Magnetvolumen, Luftspaltfläche, Radius) erreichen als bei einem Innenläufer mit gleicher Paketlänge, gleichem Magnetsystem und gleicher Magnetdicke (reduziertes Magnetvolumen, reduzierte Luftspaltfläche, kleinerer Radius).

Durch geschickte Nutzung der Freiheitsgrade im Ventilator- und Lüfterbau sind mit dem Außenläufermotor bei Nutzung von Hartferriten Drehmomente und Wirkungsgrade erzielbar, die der Innenläufer mit eingeschränkten Freiheitsgraden (Volumen, Masse) nur mit Seltenen-Erden-Magneten erreichen kann. Im Gegensatz zu Servoantrieben ist ja bei Ventilatoren keine hohe Dynamik gefragt; ganz im Gegenteil ist ein gewisses Trägheitsmoment für ein ruhiges Anlauf- und Beschleunigungsverhalten der Ventilatoren durchaus erwünscht. So lassen sich Seltene-Erden-Magnete ohne Weiteres vermeiden und Ferrite einsetzen, die nicht nur deutlich preisgünstiger sind, sondern wegen ihrer Verfügbarkeit stabile Marktpreise haben.

Der Motoraufbau als Außenläufer ist für Ventilatoren auch in anderer Hinsicht vorteilhaft. So können die Axialflügel oder Radialräder am drehenden Rotor, also direkt am »Gehäuse« des Motors, befestigt werden. Kompakte Abmessungen vor allem in axialer Richtung sind die Folge, und die Kühlung vereinfacht sich, weil der Motor durch die vom Ventilator geförderte Luft gleich mit gekühlt wird. Die Ausführung in Sinuskommutierung sorgt zudem für einen besonders geräuscharmen Betrieb. Die energieeffizienten »GreenTech«-Ventilatoren mit ihren EC-Außenläufermotoren sind damit völlig unabhängig von der Marktentwicklung der Seltene-Erden-Magneten.

Dr. Jürgen Schöne ist R&D Director Aerodynamik und Motortechnologie bei ebm-papst Mulfingen; Werner Müller ist dort Abteilungsleiter Motorentwicklung.