Immer cool bleiben Vom Kühlmittelkreislauf der Ladesäule bis zur Serverkühlung

Pumpen sind überall im Einsatz: Ob in Schnell-Ladestationen für Elektrofahrzeuge, in mobilen Datencentern oder in Kaffee-Vollautomaten.

Bild: iStock, Bluberries
07.11.2024

Pumpen begegnen uns überall. Sie fördern Kaffee durch Vollautomaten, sind bei additiven Fertigungsverfahren im Einsatz oder übernehmen wichtige Aufgaben in Labor- und Medizintechnik, zum Beispiel bei Analyseverfahren oder Dialysesystemen. Auch Kühlkreisläufe kommen heute nicht ohne Pumpen aus. Bei Schnell-Ladestationen für die Elektromobilität beispielsweise übernehmen sie die Versorgung der Kühlung für die Stecker und Ladekabel und auch bei der Server-Kühlung im Datacenter sind sie mit von der Partie. Je nach Einsatzbereich kommen dabei Pumpen unterschiedlicher Funktionsprinzipien zum Einsatz, die jedoch eine entscheidende Gemeinsamkeit haben: Sie brauchen leistungsfähige Elektromotoren, die sie zuverlässig antreiben und auf die jeweiligen Anwendungsanforderungen abgestimmt sind.

Zu den grundsätzlichen Anforderungen an die Pumpenantriebe gehören Wartungsfreiheit und Zuverlässigkeit, ein gleichmäßiges und ruhiges Laufverhalten sowie ein optimales Geräuschverhalten, um Menschen, die sich in der Nähe aufhalten, nicht zu stören. Je nach Pumpentyp und Aufgabenstellung kommen noch weitere Anforderungen hinzu: Geht es zum Beispiel in erster Linie um einen reibungslosen Durchfluss des Mediums wie bei der Versorgung mit Kühl- und Prozesswasser oder Reinigungslösungen, erfordert dies eine absolute Stabilität der Antriebsgeschwindigkeit. Bei Pumpen zum Abfüllen von Flüssigkeiten ist zudem höchste Positioniergenauigkeit notwendig.

Da Pumpenantriebe oft rund um die Uhr betrieben werden, sind fast ausschließlich energieeffiziente Lösungen gefragt. Die Motoren müssen deshalb einen hohen Wirkungsgrad über einen weiten Drehzahl- und Drehmomentbereich bieten. Manche Pumpenarten erfordern außerdem hohe Drehmomente beim Anlauf – Schlauchpumpen beispielsweise gehören dazu, vor allem wenn die Schläuche kalt sind. Auch Schutzkleinspannung wird oft zum Thema, weil durch kompakte Abmessungen der Platz für Isolationsstrecken schrumpft. Hinzu kommen in vielen Anwendungen noch EMV-Anforderungen. Bei mobilen Pumpenanwendungen muss der Motor zusätzlich für den Akkubetrieb geeignet sein, also stromsparend arbeiten, wenig wiegen und geringen Bauraum beanspruchen. Geht es in der Umgebung heiß her, müssen die Antriebe zudem hohe Temperaturen verkraften. Das ist beispielsweise oft der Fall, wenn Kühlmittel gepumpt wird wie zum Beispiel bei Schnell-Ladesäulen oder der Serverkühlung.

Antrieb aus dem „Baukasten“

Ein so breites Anforderungsspektrum macht die Antriebsauswahl nicht einfach. Damit die Pumpenhersteller trotzdem schnell fündig werden, stehen im Antriebsbaukasten von Ebm-Papst BLDC-Innenläufermotoren mit unterschiedlichen Leistungen und Baugrößen zur Verfügung, die sich mit verschiedenen Getriebeausführungen – auch für einen besonders leisen Lauf – mit zahlreichen Untersetzungsstufen und Bremsen kombinieren lassen. Es gibt passende Encoder mit hoher Auflösung für anspruchsvolle Positionieraufgaben sowie eine industriegerechte Anschlusstechnik mit Steckern oder konfektionierten Kabeln.

Der Baukasten für Antriebe mit 42 mm Durchmesser (ECI-42) oder 63 mm Durchmesser (ECI-63) erlaubt es Anwendern, die passende Lösung durch die Kombination unterschiedlicher Module individuell zusammenzustellen. In der Entwicklung der kompakten, elektronisch kommutierten, bürstenlosen Innenläufermotoren steckt viel Applikations-Know-how. Dadurch sind die Motoren perfekt für den Einsatz als Pumpenantrieb ausgelegt und der Anwender profitiert von kompletten Antriebslösungen aus einer Hand. Durch die hohe Leistungsdichte bauen die Antriebe sehr kompakt, was dem Gerätedesign zugutekommt und oft kompaktere Abmessungen ermöglicht. Bei Bedarf sind über den Standard hinaus aber auch individuelle Anpassungen möglich, zum Beispiel bei den mechanischen Schnittstellen, wie Spindeln oder Zahnrädern.

Leistungsklassen

Die bürstenlosen, elektronisch kommutierten Innenläufermotoren ECI-42 gibt es mit Statorbaulängen von 20 oder 40 mm. Sie erreichen Leistungen von 45 bis zu 92 W bei 110 beziehungsweise 220 mNm Nenndrehmoment und 4.000 U/min Nenndrehzahl. Mit Statorbaulängen von 20, 40 oder 60 mm decken die größeren ECI-63 Motoren den Leistungsbereich von 150 bis 370 W ab, bei bis zu 880 mNm Nenndrehmoment und 4.000 U/min Nenndrehzahl. Ihr Wirkungsgrad liegt bei über 90 Prozent. Ihre Leistungsfähigkeit haben die beiden Motorbaureihen bereits in vielen unterschiedlichen Pumpentypen bewiesen, in Zahnrad- oder Drehschieberpumpen ebenso wie Kolben-, Schraubenspindel- oder Schlauchpumpen.

Einsatzort Kühlkreislauf

Auch die Elektromobilität kommt heute nicht ohne leistungsfähige Pumpen aus. Schnellladestationen, ihre Leistungselektronik, die Ladekabel und eventuell vorhandene Pufferspeicher brauchen Kühlkonzepte, die sich gut integrieren lassen und auch unter teilweise sehr rauen Umgebungsbedingungen über lange Zeit zuverlässig arbeiten. Bei Ladeleistungen von bis zu mehreren Hundert KW werden die Kabel flüssigkeitsgekühlt und dabei sind Pumpen und Antriebe für die Pumpen unverzichtbar. Als treibende Kraft haben sich in diesen Anwendungen die Innenläufermotoren aus dem Antriebsbaukasten über viele Jahre bewährt.

Ein Beispiel dafür ist der ECI-63 Innenläufermotor, der dank seiner hohen Leistungsdichte typischerweise als effizienter Pumpenantrieb für die Kühlung von Ladekabeln im Level-3- Bereich mit bis zu 500 A Ladeströmen eingesetzt wird. Mit Varianten im Leistungsbereich von 150 bis 370 W deckt der kompakte Antrieb eine große Einsatzbandbreite ab. Dabei sind dank hochwertiger Komponenten selbst Umgebungstemperaturen bis zu 80 °C für die integrierte Elektronik kein Problem. Deshalb werden die temperaturbeständigen und zuverlässigen ECI-63 Antriebe ebenso wie die kleineren ECI-42 Varianten auch als Pumpenantriebe in den Kühlkreisläufen moderner Hochleistungsserver eingesetzt.

Aber auch Drehzahl-/Drehmoment gesteuerte Außenläufermotoren der Baureihe VDC sind für Kühllösungen bestens geeignet. Sie ermöglichen aufgrund ihres Drehmoment-Managements zum Beispiel auch Rückschlüsse auf Druck und den Kühlmitteldurchfluss. Somit kann in der Applikation auf zusätzliche Sensoren verzichtet werden, was sich positiv auf die Systemsteuerung der Ladesäule auswirkt. Die elektronisch kommutierten VDC-Antriebe arbeiten ebenfalls mit hohen Wirkungsgraden und erfüllen strenge EMV-Vorschriften.

Zubehör und mehr

Auch für diese Motoren bietet der Antriebsbaukasten das passende Zubehör vom Getriebe bis zur Anschlusstechnik, so dass sich für nahezu jede Pumpe der richtige Antrieb finden lässt, der das spezielle Anforderungsprofil der jeweiligen Aufgabenstellung erfüllt. Darüber hinaus bietet Ebm-Papst auch eine Vielzahl Lösungen für kundenspezifische Anforderungen an.

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  • Der Antriebsbaukasten erlaubt es Anwendern, die passende Lösung durch die Kombination unterschiedlicher Module 
individuell zusammenzustellen.

    Der Antriebsbaukasten erlaubt es Anwendern, die passende Lösung durch die Kombination unterschiedlicher Module
    individuell zusammenzustellen.

    Bild: ebm-papst

  • Ebm-Papst bietet effiziente Pumpenantriebe für den Kühlkreislauf und Kompaktlüfter für die Innenraumkühlung von Schnellladestationen an.

    Ebm-Papst bietet effiziente Pumpenantriebe für den Kühlkreislauf und Kompaktlüfter für die Innenraumkühlung von Schnellladestationen an.

    Bild: iStock, Sabrina Hofberger, saruservice

  • Im Antriebsbaukasten von Ebm-Papst stehen verschiedene BLDC-Innen- und Außenläufermotoren mit unterschiedlichen Leistungen und Baugrößen zur Verfügung.

    Im Antriebsbaukasten von Ebm-Papst stehen verschiedene BLDC-Innen- und Außenläufermotoren mit unterschiedlichen Leistungen und Baugrößen zur Verfügung.

    Bild: ebm-papst

  • Ihre Leistungsfähigkeit haben die ECI/VDC-Motoren bereits in vielen unterschiedlichen Pumpentypen bewiesen.

    Ihre Leistungsfähigkeit haben die ECI/VDC-Motoren bereits in vielen unterschiedlichen Pumpentypen bewiesen.

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  • Effizienter Pumpenantrieb ECI-63 für die Kühlung von Ladekabeln.

    Effizienter Pumpenantrieb ECI-63 für die Kühlung von Ladekabeln.

    Bild: ebm-papst

  • BLCD-Innenläuferantriebe der ECI-63 Baureihe – hier die Motorenkennlinie mit einer Stator-Baulänge von 60 mm – können eine Leistung bis zu 370 Watt abdecken.

    BLCD-Innenläuferantriebe der ECI-63 Baureihe – hier die Motorenkennlinie mit einer Stator-Baulänge von 60 mm – können eine Leistung bis zu 370 Watt abdecken.

    Bild: ebm-papst

  • Jana Strauß, Market Manager OEM, Division Industrielle Antriebstechnik bei Ebm-Papst St. Georgen

    Jana Strauß, Market Manager OEM, Division Industrielle Antriebstechnik bei Ebm-Papst St. Georgen

    Bild: ebm-papst

  • Philipp Rauch, Market Manager OEM, Division Industrielle Antriebstechnik bei Ebm-Papst St. Georgen

    Philipp Rauch, Market Manager OEM, Division Industrielle Antriebstechnik bei Ebm-Papst St. Georgen

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