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散熱風扇馬達原理 一卷
發布時間 : 2020-03-22 20:40:43 瀏覽量 : 0

散熱風扇馬達原理,其實是很簡單的。

風扇馬達就是產生力與力的作用

初中就是有說到力和電能的轉換。

那么我們今天來說下散熱風扇馬達原理。

我們分上中下三卷來說。

上卷--馬達  

分五章來講

    一章:馬達概述

    二章:馬達運作原理

    三章:馬達控制性驅動

    四章:馬達的性能

    五章:馬達其他

                               第一章  馬達概述

  1. 電機定義:是指依據電磁感應定律實現電能的轉換或者傳遞的一種電磁裝置。

      注:1.馬達設計的知識領域相當的廣泛,包括電磁學、機械、熱力學及材料科學等,最重要的是如何以最低的成本找出最佳的設計。馬達設計過程極為繁瑣,需要不斷的檢驗設計老化參數是否滿足需求。

         2.馬達應用需求尺寸及負載需求的決定,主要尺寸指馬達的體積,一般而言,馬達體積與輸出功率成正比。負載需求包含額定轉速、額定輸出功率及耳朵電壓,這些參數的決定均與馬達使用場合有關。

 

  2.馬達分類

圖片

   3.散熱風扇直流無刷馬達

     無刷式的支流馬達以非接觸式位置檢出器與半導體元件置換通電、轉流實現馬達運轉,免除電刷式的壽命問題,達到高性能。如散熱風扇圖片:

圖片.png

 

第二章  散熱風扇馬達運轉原理

看下面2張圖片,

                  圖片 圖片

從VCC通電過去,通過左手定則就知道了,磁場排斥使其馬達運轉。


第三章  馬達控制與驅動 

         霍爾效應 如圖

圖片


  在一片通電的半導體薄片上,加上和片子表面垂直的磁場B面,在薄片的橫向二測會出現一個電壓,如圖中的VH。這種現象就是霍爾效應。(1879年科學家愛德文.霍爾發現)

   霍爾器件比如現在散熱風扇使用的霍爾有 277  276   177   101   驅動芯片LB11867   11961 ,不過現在隨著社會科學技術的進步,現在的驅動都是用MCU寫程序燒錄代替原來驅動芯片11867。


第四章  馬達性能

 1.電源電壓

    我們常見的電壓有:5V   36V   48V    18V   12V   3V    24V (低于36V 為安全電壓,超過36V就要通過3C強制認證)。測量方式用:萬用表

2.額定轉距

  通俗來說就是轉動力的大小,(單位:kgcm   N.M ),這個力直接決定散熱風扇的轉速。測試方法以前的太繁瑣了,現在是可以用儀器測試出。

圖片


 3.額定轉速

    每分鐘運轉的轉速。(單位:n/min  RPM)。

   一般給客戶10%的誤差,實際可以控制在5%以內,特殊的要求除外,現在可以通過MCU來控制可以誤差  在2%。

測試方法:紅外轉速器、內閃頻器,根據FG波形儀測試


4.額定電流

  運轉時消耗的電流,線圈阻抗直接影響電流:I=U/R ,單位:A  mA

  測量方式:電流表,現在方便了直流電源上直接顯示。


5.啟動轉距,

 就是指啟動瞬間的力,  是由啟動電壓決定。一般為額定轉距的1/1.6以下,


 6.FG/RD波形輸出(點擊這里可以了解這2個功能,FG/RD

  如圖:

圖片


7.絕緣階級、絕緣電阻

   絕緣電阻(JEC-146)
       馬達裝配完以后進行絕緣耐力實驗,用工頻正弦波交流電壓對馬達

       線圈和鐵心間施加500+2E(E=50V以下的馬達最大使用電壓)10鐘。
      注:先為250V再500V再250V后斷電。

      絕緣電阻:(JEC-37)
     為保証馬達沖電部分與大地相互間的絕緣強度,用100V絕緣電阻計測

     試。0.5M以上OK,交流1M以上。500/額定輸出+1000=絕緣阻抗0。


8.散熱風扇噪音

 

   噪音就是最好沒有的聲音,一般以分貝(dB)為單位。
      
   測試方法根據標準有1M,和0.5M兩種距離。一般幾十個dB。
      
   我們條件:(ISO 7779     ISO 3745 )
   半無響室 軸向:FAN 軸向 距離 1m
   作用時間:10 sec
   測量三次,取最大值。
 

9.溫升

   溫升是指馬達溫度與環境溫度之差。
   包括運轉溫升和鎖固溫升。
   測量方法:溫度計、電阻法、溫示制品、光學法。
   必須為穩定時所測所能接觸的部件最高溫度。一般我們運轉幾小時測而

       鎖固則為24H后數據。我們UL申請時為A級。
  標準:(JIS C 4003)
  Y  90 °C
  A  105°C
  E  120°C
  B  130°C
  F  155°C
  H  180°C
  C  超過180°


10.使用溫度、濕度

   散熱風扇一般客戶要求在-10 °C~60 °C,我們加強為-40 °C~85 °C.

濕度一般要求為相對濕度65%,我們有測60 °C時95%相對濕度。
 
   限定此條件目的為能在青藏高原滑雪和在地中海游泳時使用電腦和其它設備。

相對濕度:  
   就是指在當時氣溫下, 空氣中水氣達最大容納量的百分比, 剛洗完熱水澡的浴室水氣氣早已飽和, 此時相對濕度100%, 所以鏡中有水滴凝結出來. 夏天的相對濕度一般是很高的(經常是80%以上)。


11.震動

  耐震動使用專門的測試平臺。
  我們的測試設定為[CNS5076(C6051)]
   位移量0.75mm
    頻率范圍
    1. 10Hz~55Hz / 30秒  
    2. 55 Hz ~10Hz / 30秒
    3.線性掃描 / 120回 / X、Y、Z軸向
耐沖擊(IEC68-2-27)
   條件:半弦波
   加速度:50G
   軸向:x , -x , y , -y , z , -z
作用時間:11ms
每一軸向各衝擊3次,總共衝擊18次。


12. 壽命

   針對散熱風扇來說主要取決于軸承的使用壽命。
     B為7~9萬H,
     C為3~4萬H  
     S為2~2.5萬H,
     T為4.5萬H
有兩種方式
   1,加嚴測試的條件,縮短測試時間,然后按公式計算出壽命,即所謂壽命加速實驗。
     如9020R 我們就按1732H測試。
  2,讓風扇在標準(25度,65%相對濕度)運轉到不良標準所記錄的時間。
   採用加速實驗往往每個公司的計算方法不一樣,所得的壽命相差很大。所以現在好多廠家不接受。而第二項又需要很長的時間周期和場地,執行起來又有一定的難度。
     再來,每個客戶或制造商的不良判定標準不一,也影響壽命的數據。如有的規定轉速低于30%為不良,有的規定為10%以下。


13.重量、保護方式、運轉方向、FG脈沖數

  

重量:就是控制整個散熱風扇的質量

保護方式:有每有自動復歸功能

運轉方向:順時針還是逆時針

FG脈沖數:一般為一轉兩個脈沖


第五章  馬達其他

     一,認識啟動電壓
       啟動電壓意即風扇最低運轉工作 電壓,是比較風扇優劣的一項特性,通常淨摩擦系數較低的風扇,以及配臺較低工作電壓的霍爾IC才能使風扇于較低電啟動。
影響風扇啟動電壓的因素有:
1.繞線設計是否恰當
2.硅鋼片磁滯損失大小。
3.霍爾lC的最低工作電壓
4.電晶體放大倍數高低。
5.橡膠磁鐵的充磁強度。
6.扇葉的重量。
7.軸承的摩擦系數高低。
8.電晶體飽和電壓高低。
9.是否有反向保護二極體


    二.認識散熱風扇死角。

     所謂散熱風扇死角是指風扇置于某些角度情況下不能依規定電壓啟動。測試方法就是將風扇各極依序調整置于霍爾IC之前,然后將電壓緩慢調高直到啟動,若各極在小于規定電壓值之前啟動,代表合格,若有高低差異,啟動電壓超出規定者,稱為死角。
影響風扇啟動電壓的因素有:
    1.橡膠磁鐵各極充磁不均。
    2.HALL IC感應靈敏度太差。
    3.橡膠磁鐵充磁磁場太弱。
    4.HALL  IC位置擺放錯誤
    5.機械摩擦太大
    6.硅鋼片角度和材料問題




   




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