Für die Hersteller von Elektromotoren werden auch zukünftig die Kosten für Seltene-Erden-Magnete nur schwer kalkulierbar sein. Nicht zwangsläufig ist aber jeder Elektroantrieb, der mit hohen Wirkungsgraden arbeitet, auf die starken Seltene-Erden-Magnete angewiesen. EC-Motoren in Außenläuferbauweise, die in energiesparenden Ventilatoren eingesetzt sind, kommen mit preisgünstigen und problemlos verfügbaren Ferriten aus und das bei Wirkungsgraden von teilweise über 90 %.
Der mit Permanentmagneten bestückte Rotor des EC-Motors dreht sich synchron mit dem Drehfeld des Stators. Im Unterschied zum netzgespeisten Asynchronmotor ist die Rotordrehzahl dabei nicht an die Frequenz der Versorgungsspannung gekoppelt, sondern sie wird durch die sogenannte Kommutierungselektronik vorgegeben. Der Betrieb des EC-Motors erfordert deshalb eine zusätzliche Elektronik. Diese bestimmt die Winkelgeschwindigkeit des Statordrehfeldes, mit dem sich der Rotor synchron mitdreht. Die Zusammenhänge zwischen Spannung und Drehzahl sowie Strom und Drehmoment sind weitgehend linear. Zur Erfassung der Rotorlage sind entweder Rotorlagesensoren integriert oder die Kommutierungselektronik ermittelt die Rotorlage über elektrische Betriebsgrößen. Es lassen sich nahezu beliebige Betriebsdrehzahlen realisieren, die im Gegensatz zum netzgespeisten Asynchronmotor auch oberhalb der Netzfrequenz liegen können. Im Teillastbetrieb lässt sich der Energieverbrauch deutlich reduzieren, weil die benötigte Leistung eines Lüfters in der 3. Potenz mit der Drehzahl steigt. Außerdem weisen die EC-Motoren sowohl im Teillastbetrieb als auch bei Volllast einen deutlich höheren Wirkungsgrad auf als netzgespeiste AC-Motoren.
Dynamikanforderungen bestimmen die Magnettechnik
Nicht zwangsläufig ist man bei EC-Motoren auf die starken Seltene-Erden-Magnete angewiesen. Denn ihre hohe magnetische Güte ist eigentlich nur bei hochdynamischen Servoantrieben vonnöten, wie sie in der Robotik eingesetzt sind. Der Ventilatorenhersteller EBM-Papst aus Mulfingen ist mit seinen energieeffizienten Greentech EC-Motoren von Preis- und Beschaffungsproblemen Seltener-Erden-Magnete unabhängig.
Den Schlüssel dazu liefert das Außenläuferprinzip: Hierbei befindet sich der ruhende Teil des Motors, der Stator, im Innern und ist vom bewegten Teil, dem Rotor oder Läufer, umschlossen. Durch konstruktive Maßnahmen können mit dem Außenläufermotor bei Verwendung von Hartferriten Drehmomente und Wirkungsgrade erzielt werden, die der Innenläufer nur mit Seltene-Erden-Magneten erreichen kann. Im Gegensatz zu Servoantrieben ist bei Ventilatoren keine hohe Dynamik gefragt. Vielmehr ist ein gewisses Trägheitsmoment für ein ruhiges Anlauf- und Beschleunigungsverhalten der Ventilatoren durchaus erwünscht.
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, da der Motor durch die geförderte Luft gleich mit gekühlt wird.
