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Motorfremdbelüftung in staubdichter und strahlwassersicherer Ausführung

01.09.2008
Drehzahlgeregelte Motoren, zum Beispiel Servomotoren, benötigen eine Fremdbelüftung. Sie ermöglicht eine drehzahlunabhängige, konstante Kühlung des Elektromotors. Motorfremdbelüftungen einer neuen Generation überzeugen dabei durch eine hohe Schutzart, geringe Geräuschentwicklung und hohe Luftleistungen.

Elektromotoren werden häufig über Frequenzumrichter drehzahlvariabel betrieben, das heißt, die Motoren müssen auch bei sehr geringen Drehzahlen hohe Leistungen abgeben. Die Eigenkühlung über ein synchron auf der Antriebswelle mitlaufendes Lüfterrad ist dann nicht mehr ausreichend. Abhilfe schafft eine Fremdbelüftung.

Sie besteht aus einer Lüfterhaube mit einem vom zu kühlenden Motor völlig unabhängigen Lüfter, der von einem eigenen Motor angetrieben wird. Eine solche Fremdbelüftung liefert einen permanenten Luftstrom, der den Motor bei allen Betriebsbedingungen ausreichend kühlt.

Innenläufertechnik mit Dichtungssystem

Motorfremdbelüftungen sind in der Motorentechnik nichts neues. Doch jetzt bietet der Motoren- und Ventilatorenspezialist EBM-Papst Mulfingen erstmals Motorfremdbelüftungen für geregelte Motoren auch in Innenläuferbauweise an.

Der Vorteil der neuen Baureihe liegt in der Schutzart IP66, das heißt, die Motorfremdbelüftungen sind vollkommen staubdicht und strahlwassersicher. Damit ist ihr Einsatz auch unter extremen Umgebungsbedingungen problemlos möglich, zum Beispiel wenn Anlagen regelmäßig gereinigt werden, wenn mit hohem Staubaufkommen zu rechnen ist oder wenn die Motoren im Freien arbeiten.

Motor bietet über 30000 h Betriebsdauer

Das Motorpaket bildet eine kompakte Einheit und ist durch ein neu entwickeltes Dichtsystem abgedichtet. Das Kunststofflaufrad mit eingespritzter Metallbuchse ist auf die Welle aufgepresst. Dies ergibt eine hohe Funktionssicherheit über die gesamte Betriebsdauer, die laut Herstellerangaben bei über 30000 h liegt. Entsprechende Langzeitversuche bestätigen diese Angaben.

Auch für alle anderen Komponenten wurden die Werkstoffe sorgfältig ausgewählt: Das Schutzgitter besteht aus widerstandsfähigem Aluminiumdruckguss; der Klemmkasten für den elektrischen Anschluss ist integriert. Auch die Haubenkonstruktion soll für ein hohes Maß an Widerstandsfähigkeit sorgen. Sie wird aus Zincorblech gefertigt, ist längsnahtverschweißt und kann an kundenspezifische Wünsche angepasst werden.

Motor und Fremdbelüftungshaube werden nach Kundenwünschen gefertigt

Entsprechende Kundenapplikationen sind innerhalb von zwei Wochen realisierbar. Motor und Fremdbelüftungshaube werden so zu einer widerstandsfähigen, kompakten Einheit, die auch ästhetischen Ansprüchen gerecht wird.

Die neuen Fremdbelüftungen in Wechselstromausführung werden in acht Baugrößen angeboten und eignen sich für Motoren der Achshöhen AH63 bis AH200. (Für Deutschland sind die entsprechenden Anbaumaße in den Normen DIN 42673, 42676 und 42677 vorgegeben.)

Um bei jeder Baugröße und der entsprechenden Anwendung eine optimale Luftleistung zu erreichen, arbeiten die kleineren Fremdbelüftungsvarianten mit Axial-Lüfterrad, während bei Fremdbelüftungen für Motoren ab AH100 Radial-Diagonalräder verwendet werden.

Lüfterräder aus Kunststoff sind strömungsoptimiert

Alle Lüfterräder bestehen aus hochfestem Kunststoff und wurden nach strömungstechnischen Kriterien optimiert. So reduzieren beispielsweise die aus der Flugzeugtechnik bekannten Winglets unerwünschte Luftströmungen zwischen Lüfterrad und Gehäuse. Dadurch verbessern sich der Wirkungsgrad und das Geräuschverhalten der Fremdbelüftungen: Die Motorfremdbelüftungen liefern laut aktueller Versuchsergebnisse im Durchschnitt bis zu 6% mehr Luft als bestehende Systeme, ein Wert, der in konkreten Zahlen ausgedrückt eine um 16 m³/h höhere Luftleistung bedeutet.

Auch bei höherer Antriebsleistung wird auf diese Weise zuverlässig gekühlt. Gleichzeitig liegt der Geräuschpegel bis zu 7 dB niedriger als bei bestehenden Motorfremdbelüftungen. Durch diese Geräuschreduzierungen lassen sich auch die Lärmschutzbestimmungen einfacher einhalten.

Zu der niedrigeren Geräuschemission trägt natürlich auch das gute Dämpfungsverhalten des verwendeten Kunststoffs bei, der obendrein auch sehr widerstandsfähig ist. Die Kunststoffräder sind – ohne Lackierung – sehr korrosionsbeständig, beispielsweise bei Salzwasser oder salzhaltiger Luft. Auch direkte Sonneneinstrahlung im Außeneinsatz hat keine schädlichen Wirkungen, weil der verwendete Kunststoff UV-beständig ist.

Spannungseingang für den weltweiten Einsatz konzipiert

Die Motorfremdbelüftungen sind wegen ihres Breitspannungseingangs weltweit einsetzbar. Ausführungen für Stern- und Dreieckspannung gibt es für Eingangsspannungen von 220 bis 500 VAC bei 50 Hz Netzfrequenz oder für 220 bis 575 VAC bei 60 Hz. Auch der Betrieb an einphasigen Wechselstromnetzen ist möglich.

Motorfremdbelüftungen mit der so genannten Steinmetz-Schaltung eignen sich für Eingangsspannungen zwischen 230 und 277 VAC bei 50 oder 60 Hz Netzfrequenz. Der elektrische Anschluss ist bei allen Varianten nicht nur über den Klemmkasten, sondern auf Wunsch auch über Stecker möglich (Schutzgitter, ohne Klemmkasten).

Die Kurt Meier Motor-Press GmbH (KMMP), Kalefeld, beispielsweise setzt die Fremdbelüftungen der neuen Baureihe bereits ein. Das Unternehmen arbeitet schon seit über 20 Jahren mit EBM-Papst Mulfingen zusammen. Die neue Fremdlüfterbaureihe mit Innenläufermotoren in IP66 entstand aufgrund der stetig wachsenden Kundenanforderungen. Der Anwender sieht sie als ideale Ergänzung zu den sehr flach bauenden IP54-Fremdlüftern mit Außenläufermotoren.

Als Vorteil sieht er, dass die IP66-Ausführungen sich auch für den Einsatz unter rauen Umgebungsbedingungen eignen. Auch die zulässigen Umgebungstemperaturen bis 70 °C überzeugten ihn.

Motorfremdbelüftungen bereits nach UL/CSA zugelassen

Weil für den Anwender die USA und Kanada wichtige Absatzmärkte sind, kam ihm sehr entgegen, dass die neuen Motorfremdbelüftungen bereits nach UL/CSA, Isolationsklasse F zugelassen sind. Für das eher kleine mittelständische Unternehmen wäre der Aufwand für eine entsprechende Zertifizierung nämlich kaum tragbar gewesen.

Weil die Kalefelder bei ihren eigenen Motorfremdbelüftungs-Baureihen die Motoren zukaufen, war es bisher auch kaum möglich, bei den Herstellern entsprechende Zertifizierungen durchzusetzen. Und wenn es doch eine UL/CSA-Zulassung gab, war meist nur die Isolationsklasse A zertifiziert. Bei höherer Spannung sind dort nach Aussage des Anwenders jedoch Temperaturprobleme vorprogrammiert.

Im internationalen Einsatz können die Motorfremdbelüftungen aus Mulfingen aber noch weitere Stärken ausspielen. Ganz wichtig war für den Anwender aus Kalefeld beispielsweise der breite Eingangsspannungsbereich von 380 bis 575 VAC. Denn in Südafrika, wo die KMMP mit einer eigenen Tochterfirma vertreten ist, sind vielfach 525-V-Netze üblich.

Hohe Flexibilität durch auswechselbare Zargen

Die Kalefelder schätzen jedoch noch weitere Eigenschaften der neuen Motorfremdbelüftungen: So bieten die auswechselbaren Zargen, also Anbauadapter und Haube, eine hohe Flexibilität für die Kunden. Durch die moderne Blechfertigung kann der Kalefelder Anwender kundenspezifische Anbauabmessungen für die Blechadapter innerhalb von ein bis zwei Wochen fertigen und liefern. Dabei lassen sich Sonderdurchmesser, unterschiedliche Längen, Handlüftungsschlitze und Sonderbohrungen in den Hauben integrieren, und das sowohl bei Einzelstücken als auch bei ganzen Serien.

Werner Feuchter ist Leiter technischer Vertrieb Inland bei der EBM-Papst Mulfingen GmbH & Co. KG, 74671 Mulfingen.

Werner Feuchter | MM MaschinenMarkt
Weitere Informationen:
http://www.maschinenmarkt.vogel.de/index.cfm?pid=1610&pk=142579

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