The охлаждающий вентилятор должен быть знаком каждому. Компьютеры, диспенсеры для воды, холодильники, кондиционеры, очистители воздуха, автомобили и т. д. будут иметь его внутри, и это популярное устройство охлаждения во многих отраслях. Что вы знаете об основах охлаждающих вентиляторов? Какова его структура, принцип работы или производительность различных типов охлаждающих вентиляторов?

1. Структура охлаждающего вентилятора

Процесс вращения охлаждающего вентилятора - это процесс, в котором вращающееся электромагнитное поле, создаваемое электрификацией катушки статора и кольцом постоянного магнита, впрессованным в лопасть вентилятора, отталкиваются друг от друга. Охлаждающий вентилятор в основном состоит из четырех частей: ротора, статора, двигателя и внешней рамы.

1.1 Состав бесщеточного двигателя постоянного тока

Он состоит из ротора с постоянным магнитом, многополюсного обмоточного статора, датчика положения и схемы электронного управления коммутацией.

1.2 Состав ротора

Он состоит из корпуса двигателя + магнитного кольца + сердечника вала + лопастей вентилятора. Среди них лопасти вентилятора используются для создания воздушного потока, а сердечник вала - для поддержки и балансировки вращения лопастей вентилятора.

Магнитное кольцо - это объект с остаточным магнетизмом. После намагничивания сильным магнитным полем объект все еще сохраняет магнитные свойства, когда нет возбуждения внешним магнитным полем, то есть одноименные полюса отталкиваются друг от друга, а разноименные притягиваются друг к другу. Внешняя рама магнитного кольца (корпус двигателя) используется для фиксации магнитного кольца.

1.3 Часть статора

Статор состоит из эмалированного провода + пластины из кремниевой стали с пластиковым покрытием + подшипника + обнаружения датчика Холла + платы привода + подшипника. Роль подшипника заключается в увеличении скорости, уменьшении трения и обеспечении длительной работы вентилятора. Опорная пружина используется для отделения подшипника от балансировочного вала. Стопорное кольцо используется для фиксации всей вращающейся части.

1.4 Внешняя рама

Внешняя рама охлаждающего вентилятора в основном выполняет функции поддержки и направления воздушного потока.

2. Как работает охлаждающий вентилятор

Согласно правилу правой руки Ампера, когда ток проходит через проводник, вокруг него будет создаваться магнитное поле. Если проводник поместить в другое фиксированное магнитное поле, возникнет притяжение или отталкивание, вызывающее движение объекта.

Внутри охлаждающего вентилятора прикреплен резиновый магнит, окружающий пластину из кремниевой стали. Две группы катушек намотаны вокруг сердечника статора, а компонент датчика Холла используется в качестве устройства синхронного обнаружения для управления набором схем.

Эта схема заставляет две группы катушек, намотанных вокруг сердечника статора, работать попеременно, поэтому пластина из кремниевой стали создает разные магнитные полюса, которые создают отталкивающую силу с резиновым магнитом. Когда сила притяжения и отталкивания больше статического трения вентилятора, лопасти вентилятора будут вращаться естественным образом.

3. Скорость охлаждающего вентилятора

Скорость охлаждающего вентилятора относится к количеству оборотов лопастей вентилятора в минуту, и единица измерения - об/мин. Скорость вентилятора определяется количеством витков внутренней катушки двигателя, рабочим напряжением, количеством лопастей вентилятора, углом наклона, высотой, диаметром и системой подшипников.

Скорость вращения охлаждающего вентилятора можно измерить с помощью внутреннего сигнала скорости вращения или измерить снаружи. Внешнее измерение заключается в использовании других приборов (например, анемометра с горячей проволокой), чтобы увидеть, как быстро вращается вентилятор, а внутреннее измерение можно проверить непосредственно в BIOS или с помощью программного обеспечения.

По мере изменения температуры окружающей среды иногда требуются вентиляторы с разной скоростью для удовлетворения спроса. Некоторые вентиляторы могут автоматически контролировать скорость вентилятора в соответствии с текущей рабочей температурой (например, температурой радиатора). Если температура высокая, скорость будет увеличена, а если температура низкая, скорость будет уменьшена.

4. Объем воздуха охлаждающего вентилятора

Объем воздуха охлаждающего вентилятора относится к общему объему воздуха, выпускаемого или всасываемого вентилятором радиатора с воздушным охлаждением в минуту. Если он рассчитывается в кубических футах, единица измерения - CFM. Если он рассчитывается в кубических метрах, это CMM. Единица измерения объема воздуха, часто используемая в продуктах радиаторов, - CFM (около 0,028 кубических метров в минуту).

В случае одного и того же материала радиатора объем воздуха является наиболее важным показателем для измерения теплоотводящей способности радиатора с воздушным охлаждением. Очевидно, что чем больше объем воздуха радиатора, тем выше охлаждающая способность охлаждающего вентилятора. Это связано с тем, что отношение теплоемкости воздуха постоянно, и больший объем воздуха, то есть больше воздуха в единицу времени, может отводить больше тепла.

Конечно, при одинаковом объеме воздуха эффект рассеивания тепла связан с режимом потока ветра. Объем воздуха и давление ветра - два относительных понятия.

5. Управляющий сигнал охлаждающего вентилятора

Наиболее распространенным является 2-проводной вентилятор. 2 провода - это провод питания (красный) и провод заземления (черный). 2-проводной вентилятор работает на полной скорости при включении питания, и процессор материнской платы не может управлять скоростью вентилятора, а также не знает, работает ли вентилятор в данный момент.

Немного более продвинутым является 3-проводной вентилятор. 3 провода - это провод питания (красный), провод заземления (черный), провод измерения скорости (желтый).

Линия измерения скорости - это выходная линия, которая выдает сигнал на процессор, чтобы сообщить текущую скорость вентилятора.

Наконец, давайте поговорим о 4-проводном вентиляторе. Как показано на рисунке ниже, это также наиболее часто используемый вентилятор с регулируемой скоростью.

4-проводной вентилятор имеет еще один управляющий сигнал, чем 3-проводной вентилятор, и процессор выдает PWM-волны (регулируемый рабочий цикл) для управления скоростью вентилятора.

6. Характеристики 4 типов охлаждающих вентиляторов

Ниже в основном представлена классификация в соответствии с различными направлениями входа и выхода воздушного потока охлаждающего вентилятора.

6.1 Осевой вентилятор

Лопасти осевого вентилятора заставляют воздух течь в том же направлении, что и вал (параллельное направление). Крыльчатка осевого вентилятора чем-то похожа на пропеллер. При работе направление потока большей части воздушного потока параллельно валу.

Осевые вентиляторы потребляют наименьшую мощность, когда входной воздушный поток представляет собой свободный воздух при нулевом статическом давлении. При работе потребляемая мощность будет увеличиваться с повышением противодавления воздушного потока.

Поскольку осевой вентилятор имеет компактную структуру, экономит место и прост в установке, он широко используется. Осевые вентиляторы обычно устанавливаются на корпусе электрического и электронного оборудования, а иногда интегрируются на двигателе.

Основными характеристиками осевых вентиляторов являются высокая скорость потока и среднее давление ветра, и они соответствуют требованиям к рассеиванию тепла в общей среде.

6.2 Поперечный вентилятор

Поперечные вентиляторы могут создавать воздушный поток большой площади и обычно используются для охлаждения больших поверхностей оборудования. Вход и выход этого вентилятора перпендикулярны валу.

В поперечном вентиляторе для работы используется относительно длинная бочкообразная крыльчатка вентилятора. Диаметр бочкообразной крыльчатки вентилятора относительно большой. Из-за большого диаметра можно использовать относительно низкую скорость, обеспечивая при этом общую циркуляцию воздуха, тем самым снижая шум, вызванный высокоскоростной работой. Он в основном используется в лифтах, кондиционерах, автомобилях и другом оборудовании.

Основными характеристиками поперечных вентиляторов являются низкая скорость потока, низкое давление ветра и большая площадь рассеивания тепла.

6.3 Смешанный вентилятор

Смешанный вентилятор также называется диагональным вентилятором. Этот вид смешанного вентилятора ничем не отличается от осевого вентилятора по внешнему виду. Фактически, направление входа воздуха смешанного вентилятора вдоль вала, но направление выхода воздуха вдоль диагонального направления между валом и линией, перпендикулярной валу.

Из-за конической формы крыльчатки и корпуса этого вентилятора давление ветра относительно высокое.

Основными характеристиками смешанных вентиляторов являются высокая скорость потока и относительно высокое давление ветра для достижения лучшего рассеивания тепла.

6.4 Центробежный вентилятор

Когда центробежный вентилятор работает, лопасти заставляют воздух течь в направлении, перпендикулярном валу (то есть радиальном направлении). Направление входа воздуха вдоль вала, а направление выхода воздуха перпендикулярно направлению вала.

В большинстве случаев эффект охлаждения может быть достигнут с помощью осевого вентилятора. Однако иногда, если воздушный поток необходимо повернуть на 90 градусов для выпуска или требуется большее давление ветра, необходимо использовать центробежный вентилятор.

Основными характеристиками центробежных вентиляторов являются изменение направления потока ветра, относительно ограниченная скорость потока и высокое давление ветра.