Derzeitig häufig eingesetzte Radial- oder Axiallüfter zur Kühlung von elektronischen Geräten sind oft zu groß und zu laut. An der Universität Stuttgart wurde nun ein Membranlüfter entwickelt, der klein und leise ist. Der neu entwickelte Mini-Membranlüfter arbeitet energiesparend und kann ohne den Einsatz von umweltschädlichen Werkstoffen hergestellt werden.
Computer, Handys und andere Geräte müssen aktiv gekühlt werden, um eine Überhitzung zu vermeiden. Meist werden diese Geräte der Unterhaltungsindustrie und der Leistungselektronik dadurch gekühlt, dass ein Luftstrom gezielt an bestimmte Stellen geleitet wird. Die derzeitig häufig eingesetzten Radial- oder Axiallüfter sind aber oft zu groß und zu laut. Bei kleinerem Durchmesser können die Lüfterflügel immer weniger Luft ansaugen und sind deshalb in der Baugröße vom Durchmesser her begrenzt. Der erforderliche Energieverbrauch und das einhergehende Lüftergeräusch stellen dabei einen entscheidenden Nachteil dar. Diese kann der neue entwickelte Mini-Membranlüfter ausgleichen, der durch ein gezieltes Anströmen bei geringem Energieverbrauch arbeitet.
Am Institut für Konstruktion und Fertigung in der Feinwerktechnik (IKFF) der Universität Stuttgart wurde ein Membranlüfter entwickelt, der klein und leise ist. Der neu entwickelte Mini-Membranlüfter arbeitet energiesparend und kann ohne den Einsatz von umweltschädlichen Werkstoffen hergestellt werden. Durch die extrem flache Bauweise einer Erregerspule (< 180 µm) eignet sich dieser Lüfter hervorragend zur Kühlung von Leistungshableitern. Mit einer hohen Strömungsgeschwindigkeit von > 2,5 m/s kühlt der Luftstrom auch bei größerem Abstand zum Lüfter. Der Energieverbrauch liegt bei nur 25 – 75 mW.
Eine gezielte Lüftung ist bei solchen Geräten notwendig, die sehr kompakt aufgebaut sind und interne Wärmequellen wie Antriebe oder Leistungselektronik enthalten. Die Abkühlung der Geräte funktioniert dann über ein gezieltes Anströmen mit Luft über Konvektion und Wärmeleitung. Diese Art der Kühlung kann auch bei der Hotspot-Kühlung in schwer zugänglichen Bereichen eines Gerätes eingesetzt werden.
Der Membranlüfter besteht aus einem Permanentmagnet, zwei elastischen Membranen und zwei gegenüberliegenden Erregerspulen, die auf den Membranen befestigt sind. Wenn die Spulen mit sinusförmigem Strom durchflossen werden, werden die Membrane abwechselnd nach unten oder nach oben gezogen. Die Membranöffnung öffnet und schließt sich, was zu einer nach vorne gerichteter Luftströmung führt. Dabei entsteht fast kein Geräusch, so dass das typische Lüftergeräusch wegfällt (< 30 dBA).
Der Aufbau dieses elektrodynamischen Systems kann flexibel gestaltet werden. Die Spulen können direkt auf die Membran aufgebracht werden. Dadurch kann der Mini-Lüfter sehr flach verbaut werden. Bestehenden die Membrane aus magnetischen Folien, erhöht sich die Lebensdauer des Lüfters bei Dauerbetrieb.
Die Erfindung wurde zum Patent angemeldet (DE 102021110218.9 anhängig, DE 102019004272A1 anhängig, DE 102020128181A1 anhängig). Die Technologie-Lizenz-Büro (TLB) GmbH unterstützt die Wissenschaftler und die Universität Stuttgart bei der Patentierung und Vermarktung der aktuellen Entwicklung. TLB ist mit der Verwertung dieser zukunftsweisenden Technologie beauftragt und bietet Herstellern Möglichkeiten der Lizenzierung oder aber der Projekt-Kooperation. So ist eine Weiterentwicklung mit Projektpartnern am Institut gewünscht.
Quelle: Technologie Lizenz-Büro (TLB) der Baden-Württembergischen Hochschulen GmbH
