Der Lüfter muss jedem bekannt sein. Computer, Wasserspender, Kühlschränke, Klimaanlagen, Luftreiniger, Automobile usw. werden ihn enthalten, und er ist ein beliebtes Kühlgerät in vielen Branchen. Wie viel wissen Sie über die Grundlagen von Lüftern? Wie ist seine Struktur, sein Funktionsprinzip oder die Leistung verschiedener Arten von Lüftern?

1. Lüfterstruktur

Der Rotationsprozess des Lüfters ist ein Prozess, bei dem sich das rotierende elektromagnetische Feld, das durch die Elektrifizierung der Statorspule und den in das Lüfterrad gepressten Permanentmagnetring erzeugt wird, gegenseitig abstößt. Der Lüfter besteht hauptsächlich aus vier Teilen: dem Rotor, dem Stator, dem Motor und dem äußeren Rahmen.

1.1 Zusammensetzung des bürstenlosen Gleichstrommotors

Er besteht aus einem Permanentmagnetrotor, einem mehrpoligen Wicklungsstator, einem Positionssensor und einer elektronischen Kommutierungs-Ansteuerschaltung.

1.2 Rotorzusammensetzung

Er besteht aus Motorgehäuse + Magnetring + Wellenkern + Lüfterflügeln. Unter ihnen dienen die Lüfterflügel dazu, den Luftstrom zu erzeugen, und der Wellenkern dient dazu, die Drehung der Lüfterflügel zu unterstützen und auszugleichen.

Ein Magnetring ist ein Objekt mit Restmagnetismus. Nachdem das Objekt durch ein starkes Magnetfeld magnetisiert wurde, behält es auch dann noch magnetische Eigenschaften, wenn keine äußere Magnetfeldanregung vorliegt, d. h. gleiche Pole stoßen sich ab und ungleiche Pole ziehen sich an. Der äußere Rahmen des Magnetrings (das Motorgehäuse) dient zur Fixierung des Magnetrings.

1.3 Stator-Teil

Der Stator besteht aus lackiertem Draht + kunststoffbeschichtetem Siliziumstahlblech + Lager + Hall-Sensor-Erkennung + Antriebsschaltungsplatine + Lager. Die Aufgabe des Lagers ist es, die Geschwindigkeit zu erhöhen, die Reibung zu verringern und sicherzustellen, dass der Lüfter lange laufen kann. Die Haltefeder dient dazu, das Lager von der Ausgleichswelle zu trennen. Der Sicherungsring dient zur Sicherung des gesamten rotierenden Teils.

1.4 Äußerer Rahmen

Der äußere Rahmenteil des Lüfters dient hauptsächlich als Stütze und Luftstromführung.

2. Wie der Lüfter funktioniert

Gemäß der Rechten-Hand-Regel von Ampere wird ein Magnetfeld erzeugt, wenn ein Strom durch einen Leiter fließt. Wenn der Leiter in einem anderen festen Magnetfeld platziert wird, wird eine Anziehung oder Abstoßung erzeugt, wodurch sich das Objekt bewegt.

Im Inneren des Lüfters ist ein Gummimagnet angebracht, der das Siliziumstahlblech umgibt. Zwei Spulensätze sind um den Stator-Kern gewickelt, und eine Hall-Sensor-Komponente wird als Synchronisationserkennungsgerät verwendet, um einen Satz von Schaltungen zu steuern.

Diese Schaltung bewirkt, dass die beiden Spulensätze, die um den Stator-Kern gewickelt sind, abwechselnd arbeiten, so dass das Siliziumstahlblech unterschiedliche Magnetpole erzeugt, die eine Abstoßungskraft mit dem Gummimagneten erzeugen. Wenn die Anziehungs- und Abstoßungskraft größer ist als die statische Reibung des Lüfters, drehen sich die Lüfterflügel von selbst.

3. Lüfterdrehzahl

Die Drehzahl des Lüfters bezieht sich auf die Anzahl der Umdrehungen der Lüfterflügel pro Minute, und die Einheit ist U/min. Die Lüfterdrehzahl wird durch die Anzahl der Windungen der inneren Spule des Motors, die Betriebsspannung, die Anzahl der Lüfterflügel, den Neigungswinkel, die Höhe, den Durchmesser und das Lagersystem bestimmt.

Die Drehzahl des Lüfters kann über ein internes Drehzahlsignal gemessen oder extern gemessen werden. Die externe Messung besteht darin, andere Instrumente (z. B. ein Hitzdrahtanemometer) zu verwenden, um zu sehen, wie schnell sich der Lüfter dreht, und die interne Messung kann direkt im BIOS oder über Software überprüft werden.

Wenn sich die Umgebungstemperatur ändert, sind manchmal Lüfter mit unterschiedlichen Drehzahlen erforderlich, um den Bedarf zu decken. Einige Lüfter können die Drehzahl des Lüfters automatisch entsprechend der aktuellen Betriebstemperatur (z. B. der Temperatur des Kühlkörpers) steuern. Wenn die Temperatur hoch ist, wird die Drehzahl erhöht, und wenn die Temperatur niedrig ist, wird die Drehzahl reduziert.

4. Luftvolumen des Lüfters

Das Luftvolumen des Lüfters bezieht sich auf das Gesamtvolumen der Luft, das pro Minute vom luftgekühlten Kühlkörperlüfter ausgestoßen oder aufgenommen wird. Wenn es in Kubikfuß berechnet wird, ist die Einheit CFM. Wenn es in Kubikmetern berechnet wird, ist es CMM. Die in Kühlkörperprodukten häufig verwendete Luftvolumeneinheit ist CFM (ca. 0,028 Kubikmeter pro Minute).

Im Falle des gleichen Kühlkörpermaterials ist das Luftvolumen der wichtigste Indikator zur Messung der Wärmeableitungsfähigkeit des luftgekühlten Kühlkörpers. Offensichtlich gilt: Je größer das Luftvolumen des Kühlkörpers, desto höher die Kühlleistung des Lüfters. Dies liegt daran, dass das Wärmekapazitätsverhältnis der Luft konstant ist und ein größeres Luftvolumen, d. h. mehr Luft pro Zeiteinheit, mehr Wärme abführen kann.

Unter dem gleichen Luftvolumen hängt die Wärmeableitungswirkung natürlich von der Strömungsart des Windes ab. Luftvolumen und Winddruck sind zwei relative Konzepte.

5. Steuersignal des Lüfters

Am häufigsten ist der 2-Draht-Lüfter. Die 2 Drähte sind Stromkabel (rot) und Massekabel (schwarz). Ein 2-Draht-Lüfter läuft mit voller Drehzahl, wenn er eingeschaltet wird, und die Motherboard-CPU kann die Lüfterdrehzahl nicht steuern und weiß auch nicht, ob der Lüfter gerade läuft.

Etwas fortschrittlicher ist der 3-Draht-Lüfter. Die 3 Drähte sind Stromkabel (rot), Massekabel (schwarz), Drehzahlmesskabel (gelb).

Die Drehzahlmessleitung ist eine Ausgangsleitung, die ein Signal an die CPU ausgibt, um die aktuelle Lüfterdrehzahl anzuzeigen.

Zum Schluss noch der 4-Draht-Lüfter. Wie in der Abbildung unten gezeigt, ist dies auch der am häufigsten verwendete drehzahlverstellbare Lüfter.

Der 4-Draht-Lüfter hat ein Steuersignal mehr als der 3-Draht-Lüfter, und die CPU gibt PWM-Wellen (einstellbarer Tastgrad) aus, um die Drehzahl des Lüfters zu steuern.

6. Eigenschaften von 4 Arten von Lüftern

Im Folgenden wird hauptsächlich die Klassifizierung nach den unterschiedlichen Richtungen des Luftstroms in und aus dem Lüfter vorgestellt.

6.1 Axiallüfter

Die Flügel eines Axiallüfters drücken die Luft in die gleiche Richtung wie die Welle (parallele Richtung). Das Laufrad des Axiallüfters ähnelt etwas dem Propeller. Wenn er arbeitet, verläuft die Strömungsrichtung des größten Teils des Luftstroms parallel zur Welle.

Axiallüfter verbrauchen am wenigsten Strom, wenn der Einlassluftstrom freie Luft bei Null statischem Druck ist. Im Betrieb erhöht sich der Stromverbrauch mit dem Anstieg des Luftstrom-Gegendrucks.

Da der Axiallüfter eine kompakte Struktur, Platzersparnis und einfache Installation aufweist, ist er weit verbreitet. Axiallüfter werden in der Regel am Gehäuse von elektrischen und elektronischen Geräten installiert und manchmal in den Motor integriert.

Die Haupteigenschaften von Axiallüftern sind eine hohe Durchflussrate und ein mittlerer Winddruck, und sie erfüllen die Wärmeableitungsanforderungen der allgemeinen Umgebung.

6.2 Querstromlüfter

Querstromlüfter können einen großflächigen Luftstrom erzeugen und werden in der Regel zur Kühlung großer Oberflächen von Geräten verwendet. Der Einlass und der Auslass dieses Lüfters stehen senkrecht zur Welle.

Der Querstromlüfter verwendet ein relativ langes zylinderförmiges Lüfterrad. Der Durchmesser des zylinderförmigen Lüfterrads ist relativ groß. Aufgrund des großen Durchmessers ist es möglich, eine relativ niedrige Drehzahl zu verwenden, um den Gesamtluftkreislauf zu gewährleisten und so die durch Hochgeschwindigkeitsbetrieb verursachten Geräusche zu reduzieren. Er wird meist in Aufzügen, Klimaanlagen, Automobilen und anderen Geräten eingesetzt.

Die Haupteigenschaften von Querstromlüftern sind eine niedrige Durchflussrate, ein niedriger Winddruck und eine große Wärmeableitungsfläche.

6.3 Mischstromlüfter

Der Mischstromlüfter wird auch als Diagonalstromlüfter bezeichnet. Diese Art von Mischstromlüfter unterscheidet sich im Aussehen nicht vom Axiallüfter. Tatsächlich verläuft die Lufteinlassrichtung des Mischstromlüfters entlang der Welle, aber die Luftauslassrichtung verläuft entlang der Diagonale zwischen der Welle und der Linie, die senkrecht zur Welle steht.

Aufgrund der konischen Form des Laufrads und des Gehäuses dieses Lüfters ist der Winddruck relativ hoch.

Die Haupteigenschaften von Mischstromlüftern sind eine hohe Durchflussrate und ein relativ hoher Winddruck, um eine bessere Wärmeableitung zu erzielen.

6.4 Radiallüfter

Wenn der Radiallüfter arbeitet, drücken die Flügel die Luft in eine Richtung senkrecht zur Welle (d. h. radiale Richtung). Die Lufteinlassrichtung verläuft entlang der Welle, und die Luftauslassrichtung verläuft senkrecht zur Wellenrichtung.

In den meisten Fällen kann der Kühleffekt durch die Verwendung eines Axiallüfters erzielt werden. Wenn jedoch der Luftstrom um 90 Grad gedreht werden muss, um ihn auszulassen, oder ein größerer Winddruck erforderlich ist, muss ein Radiallüfter verwendet werden.

Die Haupteigenschaften von Radiallüftern sind die Änderung der Strömungsrichtung des Windes, eine relativ begrenzte Durchflussrate und ein hoher Winddruck.