新闻稿

紧湊型40 x 40 mm可变功率风机 简易、有效散热

现代电子元件和组件使高功率密度与紧湊设计成为可能。但由此带来的结果是CPU和电力电子设备对散热的需求更大。传统散热理念需要大型散热器传输适量风量,与预期的微型化效果相抵触。使用高效、高性能风机进行主动散热,为数据处理系统、逆变器和激光装置等提供了更好的散热选择。此类风机边长仅40mm,能够将大量空气输送到发热部位。高速湍流实现精准散热,节约宝贵的安装空间。智能电子风机控制持续确保最优功率调节,按需准确调整风量,实现节能降噪。

新型紧湊风机420J是发热部位散热的理想之选
 
 

高功率与紧湊设计的结合有许多优势:用户能获得更高的有效功率,同时微型体积既节约资源又保护环境。这不仅适用于计算机和电子控制设备,还适用于晶体管、变频器晶体闸流管或二极管、焊接设备、逆变器等功率元件。然而遗憾的是,风机功率提高及微型化也伴随着更大的组件损耗,需要开发新的散热理念。于是,来自St. Georgen的依必安派特风机专家在黑森林开发出一款满足现代高性能电子元件需求的风机,包括紧湊尺寸、超高空气传导率和压力增量,能够为紧密组件提供充足的冷却空气(图1)。同时,另一个设计目标是让风机的效率和调节性能成为业界新标杆,通过开发带有优化驱动和外部通信连接的特殊电子控制设备,实现按需控制风量。

凝聚专业知识的紧湊风机

就单位时间内传输一定风量而言,较小的横截面可实现更高的流速。此外,横向进给的能量需移动气体分子——由风机转子叶轮完成。与飞机的大型螺旋桨类似,大型叶轮在中等速度和气流速度下便能传输大量空气。相反,小型风机要在单位时间内传输相同风量,必需提高叶轮转速,并优化进出口几何结构。因此,只要能提高转速和空气射流速度,设计理想的小型转子也能达到大型风机转子的空气动力性能。难点在于使所有组件的相互作用达到最优,而黑森林的开发专家们已经在这一领域积累了数十年的经验。

因此,边长40 x 40 mm、流速接近40m³/h的紧湊型风机须在设计时考虑两点:一是转子的空气动力优化设计,一是足够强大的驱动系统。理想情况下,空气动力的高速需求和电力驱动之间应当达到平衡:较小的电机从相对适度的转矩和高速中获得功率。风机强大的外转子电机在多个阶段适应优化的空气动力组件。据此成功设计的新风机标准尺寸为40 x 40 x 28 mm,功率几乎达到其前身的两倍。

“按需”传导空气

风机还要能够智能控制驱动系统进而控制风量。因此使用复杂的电子控制设备控制电子整流电机(图2)。这不仅实现经济运行(即节能运行),还能精确传导空气:举个例子,系统中CPU或二极管激光器处于空闲模式时,空气流量减少,相应地,负荷下待散发的热量增加时,输送的冷却空气增多。按需传导空气除了能降低用电需求和噪音水平,还可以延长上游过滤器使用寿命。总而言之,风机内置智能大幅削减散热系统运行成本。速度信号、Go/NoGo警告、外部温度传感器、PWM控制输入、防潮甚至防盐雾保护等功能使风机应用突破开关柜或计算机中心等界限,迈入恶劣的工业环境。

实践

420J系列风机依照依必安派特“GreenTech”环境标准设计制造,40 x 40 x 28
mm的尺寸极其紧湊,有12和24 VDC两种直流标称电压供选择。空气流量介于24至38 m³/h,压力增量高达500帕斯卡,功耗为2.5或7.1W(图3),具体取决于机型。新款风机比老款更加静音,不同操作点声功率级降低2至5 dB(A)。由于外壳和叶轮由PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)或PA(聚酰胺)等轻型、减振GRP(玻璃纤维增强塑料)制成,小型风机重量仅为45 g。风机适用温度范围广,从-20到+70 °C。全负荷时功耗约比其前身低70%。电机效率提高对轴承发热有积极影响,因此可以以高达17,200 rpm的额定速度运行数年不出问题。基于依必安派特严格内部标准的使用寿命(L10)值极高:M版风机在40°C或70°C温度下的寿命分别为75,000或32,500小时。使用通常的L10IPC方法,M版风机的预期寿命为127,500小时左右。

牢固的塑料甚至能承受恶劣的环境条件。加固版风机可提供延伸至工业设备和移动装置等大量应用,此时需使用聚氨酯封装电子板,并为定子加防护涂层,确保风机通过盐雾试验,用于环境恶劣的转换器或二极管焊接系统。