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散热风扇马达的工作原理你了解吗

文章出处:毅荣川电子科技有限公司 人气:231发表时间:2020-09-18


散热风扇马达原理,其实是很简单的。

风扇马达就是产生力与力的作用

初中就是有说到力和电能的转换。

那么我们今天来说下散热风扇马达原理。

我们分上中下三卷来说。

分五章来讲

一章:马达概述

二章:马达运作原理

三章:马达控制性驱动

四章:马达的性能

五章:马达其他

第壹章  马达概述

电机定义:是指依据电磁感应定律实现电能的转换或者传递的一种电磁装置。

注:1.马达设计的知识领域相当的广泛,包括电磁学、机械、热力学及材料科学等,很重要的是如何以很低的成本找出很佳的设计。马达设计过程极为繁琐,需要不断的检验设计老化参数是否满足需求。

    2.马达应用需求尺寸及负载需求的决定,主要尺寸指马达的体积,一般而言,马达体积与输出功率成正比。负载需求包含额定转速、额定输出功率及耳朵电压,这些参数的决定均与马达使用场合有关。

散热风扇直流无刷马达

    无刷式的支流马达以非接触式位置检出器与半导体元件置换通电、转流实现马达运转,免除电刷式的寿名问题,达到高性能。

第二章  散热风扇马达运转原理

      从VCC通电过去,通过左手定则就知道了,磁场排斥使其马达运转。

第三章  马达控制与驱动

    在一片通电的半导体薄片上,加上和片子表面垂直的磁场B面,在薄片的横向二测会出现一个电压。这种现象就是霍尔效应。(1879年科学家爱德文.霍尔发现)

    霍尔器件比如现在散热风扇使用的霍尔有 277  276   177   101   驱动芯片LB11867   11961 ,不过现在随着社会科学技术的进步,现在的驱动都是用MCU写程序烧录代替原来驱动芯片11867。

第四章  马达性能

1.电源电压:

    我们常见的电压有:5V   36V   48V    18V   12V   3V    24V (低于36V 为按全电压,超过36V就要通过3C强制认证)。测量方式用:万用表

2.额定转距:

    通俗来说就是转动力的大小,(单位:kgcm   N.M ),这个力直接决定散热风扇的转速。测试方法以前的太繁琐了,现在是可以用仪器测试出。

3.额定转速:

    每分钟运转的转速。(单位:n/min  RPM)。

    一般给客户10%的误差,实际可以控制在5%以内,特殊的要求除外,现在可以通过MCU来控制可以误差在2%。

测试方法:红外转速器、内闪频器,根据FG波形仪测试

4.额定电流:

     运转时消耗的电流,线圈阻抗直接影响电流:I=U/R ,单位:A  mA

     测量方式:电流表,现在方便了直流电源上直接显示。

5.启动转距,

     就是指启动瞬间的力, 是由启动电压决定。一般为额定转距的1/1.6以下。

6.FG/RD波形输出

7.绝缘阶及、绝缘电阻

     绝缘电阻(JEC-146)

     马达装配完以后进行绝缘耐力实验,用工频正弦波交流电压对马达

     线圈和铁心间施加500+2E(E=50V以下的马达大使用电压)10钟。

     注:先为250V再500V再250V后断电。

     绝缘电阻:(JEC-37)

     为保証马达冲电部分与大地相互间的绝缘强度,用100V绝缘电阻计测

     试。0.5M以上OK,交流1M以上。500/额定输出+1000=绝缘阻抗0。

8.散热风扇噪音

     噪音就是能没有声音就没有声音,一般以分贝(dB)为单位。     

     测试方法根据标准有1M,和0.5M两种距离。一般几十个dB。     

     我们条件:(ISO 7779     ISO 3745 )

     半无响室 轴向:FAN 轴向 距离 1m

     作用时间:10 sec

     测量三次,取大值。

9.温升

     温升是指马达温度与环境温度之差。

     包括运转温升和锁固温升。

     测量方法:温度计、电阻法、温示制品、光学法。

     必须为稳定时所测所能接触的部件很高温度。一般我们运转几小时测而

     锁固则为24H后数据。我们UL申请时为A级。

  标准:(JIS C 4003)

  Y  90 °C

  A  105°C

  E  120°C

  B  130°C

  F  155°C

  H  180°C

  C  超过180°

10.使用温度、湿度

    散热风扇一般客户要求在-10 °C~60 °C,我们加强为-40 °C~85 °C.

湿度一般要求为相对湿度65%,我们有测60 °C时95%相对湿度。

    限定此条件目的为能在青藏高原滑雪和在地中海游泳时使用电脑和其它设备。

相对湿度: 

    就是指在当时气温下, 空气中水气达很大容纳量的百分比, 刚洗完热水澡的浴室水气气早已饱和, 此时相对湿度1 0 0 %, 所以镜中有水滴凝结出来. 夏天的相对湿度一般是很高的(经常是80%以上)。

11.震动

     耐震动使用专门的测试平台。

     我们的测试设定为[CNS5076(C6051)]

     位移量0.75mm

     频率范围

     1. 10Hz~55Hz / 30秒 

     2. 55 Hz ~10Hz / 30秒

     3.线性扫描 / 120回 / X、Y、Z轴向

耐冲击(IEC68-2-27)

    条件:半弦波

    加速度:50G

    轴向:x , -x , y , -y , z , -z

作用时间:11ms

每一轴向各衝击3次,总共衝击18次。

12. 寿名

     针对散热风扇来说主要取决于轴承的使用寿名。

     B为7~9万H,

     C为3~4万H 

     S为2~2.5万H,

     T为4.5万H

有两种方式

    1,加严测试的条件,缩短测试时间,然后按公式计算出寿名,即所谓寿名加速实验。

     如9020R 我们就按1732H测试。

    2,让风扇在标准(25度,65%相对湿度)运转到不良标准所记录的时间。

    采用加速实验往往每个公司的计算方法不一样,所得的寿名相差很大。所以现在好多厂家不接受。而第二项又需要很长的时间周期和场地,执行起来又有一定的难度。

    再来,每个客户或制造商的不良判定标准不一,也影响寿名的数据。如有的规定转速低于30%为不良,有的规定为10%以下。

13.重量、保护方式、运转方向、FG脉冲数

重量:就是控制整个散热风扇的质量

保护方式:有每有自动复归功能

运转方向:顺时针还是逆时针

FG脉冲数:一般为一转两个脉冲

第五章  马达其他

一,认识启动电压

    启动电压意即风扇低运转工作 电压,是比较风扇优劣的一项特性,通常静摩擦系数较低的风扇,以及配台较低工作电压的霍尔IC才能使风扇于较低电启动。

影响风扇启动电压的因素有:

1.绕线设计是否恰当

2.硅钢片磁滞损失大小。

3.霍尔lC的低工作电压

4.电晶体放大倍数高低。

5.橡胶磁铁的充磁强度。

6.扇叶的重量。

7.轴承的摩擦系数高低。

8.电晶体饱和电压高低。

9.是否有反向保护二极体

二.认识散热风扇死角。

    所谓散热风扇死角是指风扇置于某些角度情况下不能依规定电压启动。测试方法就是将风扇各极依序调整置于霍尔IC之前,然后将电压缓慢调高直到启动,若各极在小于规定电压值之前启动,代表合格,若有高低差异,启动电压超出规定者,称为死角。

影响风扇启动电压的因素有:

    1.橡胶磁铁各极充磁不均。

    2.HALL IC感应灵敏度太差。

    3.橡胶磁铁充磁磁场太弱。

    4.HALL  IC位置摆放错误

    5.机械摩擦太大

    6.硅钢片角度和材料问题


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