一種伺服器散熱風扇的製作方法

2024-03-09 14:57:15 1

本發明涉及散熱風扇技術領域，特別涉及一種伺服器散熱風扇。

背景技術：

眾所周知，伺服器散熱風扇是伺服器機箱內最大的噪音來源，它甚至是唯一的噪音製造者。為了獲得更佳的散熱性能，伺服器散熱風扇經常在兩三千的轉速下運轉，葉片的高速轉動，摩擦損耗風扇組件，自身也會產生熱量.風扇葉片的轉速也受到極大的限制，從而進一步限制了伺服器散熱的效率。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種伺服器散熱風扇，該伺服器散熱風扇可以解決其噪音大、功耗大、且散熱效果不佳的問題。

為實現上述目的，本發明提供一種伺服器散熱風扇，包括：

轉軸；

固設於所述轉軸的上下兩端的永磁體；

套設於所述轉軸、且位於兩個所述永磁體之間的外轉子；所述外轉子安裝扇葉；

用以實現當所述轉軸未工作時、固定所述轉軸且承託所述外轉子的內定子；

均設於兩個所述永磁體位置處、用以當通電後懸浮所述永磁體和所述轉軸的xz線圈和y線圈。

相對於上述背景技術，本發明提供的伺服器散熱風扇，利用磁懸浮技術中摩擦小以及效率高的特點，從根本上解決伺服器散熱風扇噪音大以及散熱功耗大的問題。當對內定子的線圈通電後，產生磁性，利用通電線圈和磁鐵進行組合，可以實現磁懸浮的功能；也即通過採用通電線圈對安裝有永磁體的轉軸產生x軸、y軸與z軸方向的磁力，使得轉軸懸浮在空中，轉軸上安裝有鑲嵌多個磁極的外轉子，內定子可以由漆包線和矽鐵片繞制而成。內定子給外轉子產生磁場，使得外傳子帶動風扇葉片高速運動。如此設置，將磁懸浮技術和外轉子直流無刷電機技術結合起來，可以從根本上解決伺服器散熱風扇噪音大，功耗大，而散熱效果不佳的問題，同時還可以提高伺服器的使用壽命，維持伺服器工作在最佳散熱狀態，降低噪音，提高用戶體驗。

優選地，所述內定子包括漆包線和多層矽鋼片；多層所述矽鋼片堆疊形成具有容納所述漆包線的外周槽的環形結構。

優選地，所述外轉子的內側設有與所述漆包線形成氣隙的磁極，所述磁極具體為交替排列的n極與s極。

優選地，還包括設於分別設於所述xz線圈和所述y線圈、且用以檢測兩個所述永磁體空間位置的霍爾元件，

所述霍爾元件、所述xz線圈和所述y線圈均連接於用以當所述永磁體的軸線位置相對於所述內定子偏移時，根據偏移量計算得到所述永磁體所應受到的磁場力以及該磁場力對應於所述xz線圈和/或所述y線圈的電流大小，並控制對所述xz線圈和/或所述y線圈輸出相應電流的控制器。

優選地，還包括與所述內定子相連、用以根據所述內定子的通電電流計算並顯示所述外轉子的轉速的顯示部。

優選地，所述顯示部還包括與所述內定子相連用以顯示伺服器散熱風扇的本次運行時間和/或累計運行時間的時間顯示區域。

優選地，多片所述扇葉均勻分布於所述外轉子。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明實施例所提供的伺服器散熱風扇的結構示意圖。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

為了使本技術領域的技術人員更好地理解本發明方案，下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步的詳細說明。

請參考圖1，圖1為本發明實施例所提供的伺服器散熱風扇的結構示意圖。

本發明提供的伺服器散熱風扇，包括轉軸1，轉軸1可以豎直設置，也即垂直於地面設置，沿z軸方向延伸。

轉軸1的上下兩端均設置永磁體5，兩個永磁體5與轉軸1固定設置，保持相對位置固定；轉軸1的外側還套設外轉子4，外轉子4位於兩個永磁體5之間；扇葉3固定於外轉子4，扇葉3能夠與外轉子4保持同步運動。其中，多片扇葉3可以均勻分布於外轉子4。

內定子2位於外轉子4的內側，且內定子2設有用以供轉軸1在z軸方向貫穿的通孔；當伺服器散熱風扇未工作時，也即轉軸1未旋轉時，轉軸1約束於內定子2的通孔中，通孔應為內定子2的中心孔；與此同時，當伺服器散熱風扇未工作時，內定子2承託外轉子4，也即外轉子4在內定子2的作用下保持z軸方向的位置固定。

兩個永磁體5處均設有xz線圈7和y線圈6，如說明書附圖1所示；xz線圈7呈環形，用以約束轉軸1的x軸與z軸方向；y線圈6用以約束轉軸1的y軸方向。

也即，在沒有對伺服器散熱風扇上電之前，轉軸1約束在內定子2的通孔中，扇葉3固定在外轉子4的外表面上，外轉子4套在轉軸1上，轉軸1的兩端套有呈環形的永磁體5，上下兩個永磁體5處均設有xz線圈7和y線圈6。

當對伺服器散熱風扇通電時，y線圈6和xz線圈7通有電流，產生磁場，在磁場力的作用下，套有永磁體5的轉軸1被懸浮起來；當轉軸1懸浮起來後，轉軸1的中心線和內定子2的中心線重合，轉軸1所套設的外轉子4，隨著轉軸1懸浮，外轉子4也懸浮在空中。與此同時，由於內定子2通電後，外轉子4相對於內定子2旋轉，進而帶動與外轉子4相連的扇葉3旋轉。

可以看出，利用外轉子4與內定子2能夠實現扇葉3繞轉軸1旋轉的目的；而通過兩個永磁體5以及y線圈6和xz線圈7能夠實現轉軸1上下兩端的懸浮，使得轉軸1在旋轉過程中，其上下兩端均不受實體部件的摩擦，而是與空氣接觸，極大降低了磨損，降低了噪聲，提高了轉軸1的轉速，維持伺服器工作在最佳散熱狀態。

針對內定子2的具體設置方式，其可以包括漆包線和多層矽鋼片；且多層矽鋼片堆疊形成具有容納漆包線的外周槽的環形結構。也即，漆包線包覆在多個堆疊在一起的環形矽鋼片外周的槽上，轉軸1能夠穿過矽鋼片的內環，內環直徑要大於轉軸1的直徑。其中，多層矽鋼片堆疊後內環即為上文所述的通孔。

當然，外轉子4的內側還可以設置磁極9，磁極9與漆包線形成氣隙，並且磁極9為交替排列的n極與s極。也即，外轉子4殼體的內側是交替排列的n極與s極，全部n極與s極構成磁極9，磁極9和內定子2的漆包線(也即線圈)存在一定的氣隙，外轉子4的外部是扇葉3，對內定子2的線圈通電，內定子2是由矽鋼片和漆包線繞制而成，通電後，會產生交替變換的磁場，推動外轉子4轉動，隨著外傳子4的轉動，風扇葉片3產生風力用於對伺服器進行散熱。

本發明提供的伺服器散熱風扇，y線圈6和xz線圈7還可以設有霍爾元件8，兩個霍爾元件8分別相對於y線圈6和xz線圈7位置固定；也即，在伺服器散熱風扇工作時，y線圈6、xz線圈7、內定子2和兩個霍爾元件8的相對位置不變，而轉軸1、外轉子4和兩個永磁體5作為整體相對於內定子2旋轉。在轉軸1旋轉過程中，我們希望轉軸1的軸線與內定子2的中心線重合，確保轉軸1保持豎直狀態。

y線圈6、和xz線圈7和霍爾元件8還連接有控制器，當永磁體5的軸線位置相對於內定子2偏移時，根據偏移量計算得到永磁體5所應受到的磁場力以及該磁場力對應於xz線圈7和/或y線圈6的電流大小，並控制對xz線圈7和/或y線圈6輸出相應電流。也即，y線圈6和xz線圈7上固定安裝的霍爾元件8一直檢測永磁體5在x軸、y軸和z軸上相對內定子2中心的位置。如果位置發生偏轉，可以通過增大磁場力來對轉軸1的位置進行校正。例如，當風扇轉軸1向y軸正方向發生偏轉，霍爾元件8檢測偏移量，y軸線圈6就對y軸正方向的永磁體5增加對應偏移量的斥力，使得風扇轉軸1的中心線和內定子2的中心線重合。

具體來說，伺服器散熱風扇在運行過程中，可以進行如下步驟：

步驟一：利用兩個霍爾元件8分別檢測到兩個永磁體5在某一個特定方向發生偏轉；

步驟二：控制器根據霍爾元件8的檢測信號，利用霍爾效應物理公式計算永磁體在該方向上的偏移量；

步驟三：控制器又根據偏移量計算出對應方向線圈所需通入的電流大小，從而產生該方向上的磁場斥力；

步驟四：對應線圈產生的磁場斥力將永磁體5在該方向上的偏移量逐漸減小，霍爾元件8持續檢測偏移量，如果偏移量不為零，繼續步驟三，否則進入步驟五；

步驟五：永磁體5在該方向上的偏移量為零，線圈繼續保持先前的電流信號保持永磁體在該方向上的穩定。

由此可知，本發明利用磁懸浮技術和外轉子直流無刷電機進行有機整合，磁懸浮技術是使用電磁鐵將永磁體懸浮起來之後，並通過霍爾元件8檢測套有永磁體5的轉軸空間偏移量，使用控制器對特定方向的偏移量，通過採用加大線圈磁力的方法使得轉軸1的中心線和內定子2的中心線重合。

顯示部可以用來實時顯示外轉子4的轉速，顯示部連接內定子2，通過獲取內定子2的通電電流計算出轉子4的轉速；具體計算過程可以參考現有技術，本文不再贅述。顯示部還可以具有顯示區域，用以顯示伺服器散熱風扇的本次運行時間和/或累計運行時間的時間顯示區域。顯示部與顯示區域均可以採用led光源成像，其顯示原理以及具體形狀結構可以根據實際需要而定。

以上對本發明所提供的伺服器散熱風扇進行了詳細介紹。本文中應用了具體個例對本發明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用於幫助理解本發明的方法及其核心思想。應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以對本發明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發明權利要求的保護範圍內。