Wichtige Windmacher

Lüfter Zentrale Gerätelüfter eignen sich schlecht für die Kühlung von Elektronikkomponenten. Eine effektive Wärmeabfuhr direkt an der Quelle und auf kleinstem Bauraum ermöglichen drehzahlvariable Lüfter.

21. Mai 2008

Unerlässlich für die Funktion moderner Hochleistungselektronik, etwa in Servern, Schweißinvertern, Frequenzumrichtern oder Bremswiderständen, ist eine zuverlässige Wärmeabfuhr durch geeignete Lüfter. Ein besonderes Problem ist dabei, dass die diskrete Leistungselektronik oder die Rechenkomponenten zahlreiche einzelne »Heizquellen« enthalten, deren unterschiedliche Abwärmeströme abgeführt werden müssen. Daneben erschweren viele individuelle Nebenbedingungen eine Kühlung durch eine zentrale Luftversorgung, etwa der Strömungsverlauf (turbulent oder laminar) oder der Druckverlust durch Einbauten im Kühlluftstrom. Besonders bei einem stark schwankenden Abwärmestrom, etwa beim Wechsel zwischen Stand-by-und Volllastbetrieb, ist es deshalb schwierig, alle Komponenten stets gleichmäßig zu kühlen. Zum Einsatz kommen daher oft groß dimensionierte zentrale Lüfter mit erheblichem Platzbedarf, die im Dauerbetrieb arbeiten, unabhängig davon, wie viel Wärme sie tatsächlich abführen müssen.

Kleine Lüfter, große Wirkung

Wesentlich effizienter ist es deshalb, die Komponenten individuell durch leistungsvariable Einzellüfter oder vorgeschaltete Lüftereinschübe zu kühlen, welche die geförderte Luft menge gezielt an die örtlichen Luftströmungen der Baugruppe anpassen.

Exakt zugeschnitten auf diese Aufgabe sind die Hochleistungslüfter der neuen Serie S?Force, die der Lüfterspezialist ebm Papst aus St. Georgen vorgestellt hat. Bei kurz- oder längerfristigen Wärmespitzen erhöhen diese Lüfter sofort den Kühlluftstrom entsprechend dem Bedarf und können so enorme Energiemengen auf kleinem Raum gezielt abführen. Dabei benötigen diese Lüfter trotz der sehr viel höheren Förderleistung im Vergleich zu einem zentralen Lüfter deutlich weniger Bauraum, sodass sich die hohe Leistungsdichte moderner Elektronikkomponenten optimal ausnutzen lässt.

Die hohe Leistung bei unveränderten Baumaßen erreichten die Lüfterspezialisten aus dem Schwarzwald durch umfangreiche Verbesserungen an Motortechnik, Aerodynamik und Elektronik. So wurden alle mechanischen Einzelteile der Lüfter von Grund auf neu entwickelt und den höheren Anforderungen angepasst. Lieferbar sind fünf Baugrößen von 80 bis 172 Millimeter Durchmesser mit einer Luftleistung von 190 bis 950 m³/h, die einen maximalen Druck bis 1.200 Pascal aufbauen können.

Neues Flügelprofil

Besonderes Augenmerk lag bei der Neukonstruktion auf der Gestaltung der Lüfterräder und des Venturigehäuses. Besonders stabil wurden die Lüfter zudem durch eine eigens angepasste Anbindung und Form der Stege zwischen Motor und Gehäuse. Speziell für hohe Drehzahlen ausgelegte Kugellager gewährleisten eine lange Lebensdauer. Zusätzliche Versteifungen am Gehäuse minimieren die Körperschallanregung bei höchsten Drehzahlen.

Die nötige Antriebsenergie für das Lüfterrad liefern neu entwickelte dreiphasige Multipol-Gleichstrommotoren mit sechs-, acht-, zehn- oder zwölfpolig magnetisierten Rotoreinheiten und neunnutigen Statorpaketen. Durch diese Optimierung des magnetischen Kreises erreichen die Motoren je nach Ausführung Spitzenleistungen bis über 300 Watt.

Eine drehzahlabhängige Eigenkühlung mit optimierter Durchströmung des Motors gewährleistet die hohen Lebensdauerwerte bisheriger Standardtypen trotz der höheren Drehzahlen bis zu 14.000 Umdrehungen pro Minute.

Die elektronisch kommutierten Antriebe mit integrierter Drehzahlüberwachung gewährleisten eine konstante Luftförderung bei geringstem Energieverbrauch. Die integrierte Betriebsüberwachung sowie das mikroprozessorgesteuerte Motormanagement erlauben den softwaregesteuerten Lüfterbetrieb und eine individuelle Einbindung der Lüfter in ein ganzheitliches Kühlkonzept auch größter Rechenanlagen.

Der Einsatz moderner Elektronik und ausgefeilter Aerodynamik sowie die verbesserte Gehäusesteifheit ermöglichen damit eine effiziente Kühlung von dicht gepackten Elektronikkomponenten und vermindern so den Platzbedarf für die Kühlung enorm. Da die Standardbaumaße bisheriger Lüfter beibehalten wurden, ist eine Auf- oder Umrüstung problemlos möglich.

Dr.-Ing. Walter Angelis, EBM-Papst

Erschienen in Ausgabe: 03/2008