Бесколлекторные двигатели    Электродвигатели, применяемые в компьютерных вентиляторах, построены по несколько иному принципу. Соответственно своему имени, такие моторы не имеют щёточно-коллекторного узла со скользящими контактами.    В предыдущем разделе статьи было объяснено, что у brushed двигателей в движение приводится центральная часть с электромагнитом и обмоткой, тогда как постоянные магниты стационарны. Brushless двигатели, напротив, сконструированы таким образом, что индуктор в виде магнитов находится в роторе, а обмотка — в статоре.    В случае с компьютерными кулерами, магниты прикреплены к крыльчатке с лопастями вентилятора и зафиксированным валом. Данная конструкция в рассматриваемой системе и будет считаться ротором. Тогда статором окажется рамка вентилятора с необходимыми компонентами, такими как неподвижный электромагнит, и местом сочленения статора и ротора, в котором и располагаются интересующие нас подшипники. Рисунок 3: Ротор (крыльчатка, постоянный магнит, вал) Рисунок 4: Статор (рамка, электромагнитные катушки, подшипники)    Бесколлекторные моторы могут иметь различное число катушек, в интересующих нас вентиляторах их обычно восемь. Если разобрать такой вентилятор, в глаза сразу же бросятся четыре Т-образных металлических “руки”, причем на каждой из них будет присутствовать двойная обмотка (на следующей фотографии легко различить красный и жёлтый медные провода). Рисунок 5: Две обмотки на каждой Т-образной “руке”    Эти обмотки соединены так, как показано на рисунке 6. В нашем примере V0 является общим для разных обмоток проводом, V1 используется для подачи питания на красные катушки, а V2 — на светлые (прозрачные). Рисунок 6: Так соединены обмотки статора    Естественно, в вентиляторах для питания различных катушек используются не громоздкие провода, а компактные печатные платы. Хотя существуют сложные и функциональные бесколлекторные двигатели с большим количеством обмоток и соответствующих им фаз (например, двигатели НЖМД обычно бывают трёхфазными), в вентиляторах устанавливают простые двухфазные двигатели. Для запуска и вращения им достаточно синусной и косинусной составляющих тока. Сама движущая сила brushless моторов не отличается от коллекторных двигателей, только в бесколлекторных электромоторах уже на сами обмотки напряжение подается таким образом, чтобы отталкивать постоянный магнит ротора и поддерживать постоянное вращение последнего. Рисунок 7: печатная плата вентилятора с дополнительным элементом, который контролирует угол поворота ротора для измерения скорости вращения    Максимально упрощенные бесколлекторные вентиляторы оснащаются лишь двумя проводами для подачи питания. Дополнительно может присутствовать третий провод, который необходим для обратной связи кулера с материнской платой (или другой платой, если речь идет, например, о видеокарте). Показания таких вентиляторов преобразуются специальными чипами в количество оборотов в минуту (RPM), и это понятное человеку число может быть считано в BIOS или с помощью специальных программ для мониторинга. Добавление такой возможности несколько удорожает схему, однако сегодня вентилятор без датчика числа оборотов можно встретить только на самых бюджетных компьютерных устройствах.    Повторимся — это очень упрощенное описание алгоритма работы бесколлекторных двигателей, однако его вполне достаточно для понимания работы компьютерных вентиляторов.    Стоит сказать и о преимуществах моторов такого типа над коллекторными двигателями: они существенно менее шумны, никаких искр от соприкосновений контактов возникнуть не может, а надежность устройств такого типа заметно выше. [N3-Подшипники скольжения (Sleeve Bearings)]    Теперь, когда вы знаете, что приводит в движение крыльчатку компьютерных вентиляторов, перейдем к рассмотрению популярного вопроса о типе используемых подшипников.    На предыдущих рисунках (изображение 4) вы уже могли видеть, где именно находится соединение ротора и статора в бесколлекторном вентиляторе. Именно в этом месте, где должен быть закреплен вал, и устанавливаются подшипники.    С потребительской точки зрения подшипники разных типов отличаются по двум важнейшим характеристикам: продолжительности работы на износ и уровню производимого шума. Подшипники бывают двух типов — скольжения и качения, оба они встречаются в вентиляторах.    Подшипники скольжения относятся к простейшему классу подобных устройств. Фактически, в случае с вентиляторами для ПК, они представляют собой смазанные цилиндры с большой толщиной стенок, в которые уже будет вставляться вал ротора. Рисунок 8: подшипник скольжения    Часто говорят, что такие подшипники тише, чем более сложные подшипники качения, однако данное утверждение правдиво лишь отчасти. Когда вентилятор был лишь недавно изготовлен, а смазка не успела начать высыхать и загрязняться, кулеры с подшипниками скольжения работают действительно тише. С течением времени же, подобный вентилятор будет работать громче, начнут появляться посторонние шумы; в долгосрочной перспективе именно вентилятор с подшипниками качения окажется предпочтительнее.    Высыхание смазки (неважно, идет ли речь о жидкой масляной или густой смазке) — естественный процесс, который нельзя предотвратить. Как только смазочное вещество чрезмерно загустеет или высохнет, вентилятор не сможет нормально функционировать. Из-за этого время наработки на отказ у вентиляторов с такими подшипниками не впечатляет. С другой стороны, при всех описанных недостатках, такие кулеры наименее дороги.    Необходимо понимать, что время жизни такого вентилятора зависит не только от качества смазки, но и от рабочей температуры, так что при охлаждении не слишком горячих устройств экономия может быть оправдана. К тому же, при ручной очистке от пыли и посторонних загрязнителей с заменой смазки, и такие вентиляторы могут работать долго.    В нижеследующей таблице мы отразили ожидаемое время бессбойного функционирования вентиляторов с подшипниками скольжения в зависимости от температуры (источник: WILLIAMS, Melody. Ball vs sleeve: a comparison in bearing performance. Chatsworth, NMB Technologies Corporation). Тем не менее, большинство производителей указывают гарантированное время работы таких кулеров на уровне 30 000 часов при 40 °C. Температура Время наработки на отказ 25 °C 80 000 часов 40 °C 52 000 часов 50 °C 40 000 часов 60 °C 30 000 часов    Еще одним негативным моментом, присущим вентиляторам с подшипниками скольжения, является их худшая работа в положении, когда вал крыльчатки расположен горизонтально. В таком состоянии смазка, находящаяся внутри вентилятора, скапливается на одной стороне подшипника вместо равномерного распределения по всей площади. Поэтому, в идеальном случае необходимо располагать подобные вентиляторы так, чтобы вал с крыльчаткой находились вертикально. К сожалению, зачастую производители блоков питания и корпусов не следуют такой логике. [N4-Подшипники качения (Ball Bearings

Источник: www.hardwaresecrets.com

подписаться   |   обсудить в ВК   |   

<< предыдущая     1   2   3   4 следующая >>