CN107147265A - 一种服务器散热风扇 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种服务器散热风扇，包括：转轴；固设于所述转轴的上下两端的永磁体；套设于所述转轴、且位于两个所述永磁体之间的外转子；所述外转子安装扇叶；用以实现当所述转轴未工作时、固定所述转轴且承托所述外转子的内定子；均设于两个所述永磁***置处、用以当通电后悬浮所述永磁体和所述转轴的xz线圈和y线圈。上述服务器散热风扇，可以解决其噪音大、功耗大、且散热效果不佳的问题。

Description

一种服务器散热风扇
技术领域
本发明涉及散热风扇技术领域，特别涉及一种服务器散热风扇。
背景技术
众所周知，服务器散热风扇是服务器机箱内最大的噪音来源，它甚至是唯一的噪音制造者。为了获得更佳的散热性能，服务器散热风扇经常在两三千的转速下运转，叶片的高速转动，摩擦损耗风扇组件，自身也会产生热量.风扇叶片的转速也受到极大的限制，从而进一步限制了服务器散热的效率。
发明内容
本发明的目的是提供一种服务器散热风扇，该服务器散热风扇可以解决其噪音大、功耗大、且散热效果不佳的问题。
为实现上述目的，本发明提供一种服务器散热风扇，包括：
转轴；
固设于所述转轴的上下两端的永磁体；
套设于所述转轴、且位于两个所述永磁体之间的外转子；所述外转子安装扇叶；
用以实现当所述转轴未工作时、固定所述转轴且承托所述外转子的内定子；
均设于两个所述永磁***置处、用以当通电后悬浮所述永磁体和所述转轴的xz线圈和y线圈。
相对于上述背景技术，本发明提供的服务器散热风扇，利用磁悬浮技术中摩擦小以及效率高的特点，从根本上解决服务器散热风扇噪音大以及散热功耗大的问题。当对内定子的线圈通电后，产生磁性，利用通电线圈和磁铁进行组合，可以实现磁悬浮的功能；也即通过采用通电线圈对安装有永磁体的转轴产生x轴、y轴与z轴方向的磁力，使得转轴悬浮在空中，转轴上安装有镶嵌多个磁极的外转子，内定子可以由漆包线和硅铁片绕制而成。内定子给外转子产生磁场，使得外传子带动风扇叶片高速运动。如此设置，将磁悬浮技术和外转子直流无刷电机技术结合起来，可以从根本上解决服务器散热风扇噪音大，功耗大，而散热效果不佳的问题，同时还可以提高服务器的使用寿命，维持服务器工作在最佳散热状态，降低噪音，提高用户体验。
优选地，所述内定子包括漆包线和多层硅钢片；多层所述硅钢片堆叠形成具有容纳所述漆包线的外周槽的环形结构。
优选地，所述外转子的内侧设有与所述漆包线形成气隙的磁极，所述磁极具体为交替排列的N极与S极。
优选地，还包括设于分别设于所述xz线圈和所述y线圈、且用以检测两个所述永磁体空间位置的霍尔元件，
所述霍尔元件、所述xz线圈和所述y线圈均连接于用以当所述永磁体的轴线位置相对于所述内定子偏移时，根据偏移量计算得到所述永磁体所应受到的磁场力以及该磁场力对应于所述xz线圈和/或所述y线圈的电流大小，并控制对所述xz线圈和/或所述y线圈输出相应电流的控制器。
优选地，还包括与所述内定子相连、用以根据所述内定子的通电电流计算并显示所述外转子的转速的显示部。
优选地，所述显示部还包括与所述内定子相连用以显示服务器散热风扇的本次运行时间和/或累计运行时间的时间显示区域。
优选地，多片所述扇叶均匀分布于所述外转子。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例所提供的服务器散热风扇的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
请参考图1，图1为本发明实施例所提供的服务器散热风扇的结构示意图。
本发明提供的服务器散热风扇，包括转轴1，转轴1可以竖直设置，也即垂直于地面设置，沿z轴方向延伸。
转轴1的上下两端均设置永磁体5，两个永磁体5与转轴1固定设置，保持相对位置固定；转轴1的外侧还套设外转子4，外转子4位于两个永磁体5之间；扇叶3固定于外转子4，扇叶3能够与外转子4保持同步运动。其中，多片扇叶3可以均匀分布于外转子4。
内定子2位于外转子4的内侧，且内定子2设有用以供转轴1在z轴方向贯穿的通孔；当服务器散热风扇未工作时，也即转轴1未旋转时，转轴1约束于内定子2的通孔中，通孔应为内定子2的中心孔；与此同时，当服务器散热风扇未工作时，内定子2承托外转子4，也即外转子4在内定子2的作用下保持z轴方向的位置固定。
两个永磁体5处均设有xz线圈7和y线圈6，如说明书附图1所示；xz线圈7呈环形，用以约束转轴1的x轴与z轴方向；y线圈6用以约束转轴1的y轴方向。
也即，在没有对服务器散热风扇上电之前，转轴1约束在内定子2的通孔中，扇叶3固定在外转子4的外表面上，外转子4套在转轴1上，转轴1的两端套有呈环形的永磁体5，上下两个永磁体5处均设有xz线圈7和y线圈6。
当对服务器散热风扇通电时，y线圈6和xz线圈7通有电流，产生磁场，在磁场力的作用下，套有永磁体5的转轴1被悬浮起来；当转轴1悬浮起来后，转轴1的中心线和内定子2的中心线重合，转轴1所套设的外转子4，随着转轴1悬浮，外转子4也悬浮在空中。与此同时，由于内定子2通电后，外转子4相对于内定子2旋转，进而带动与外转子4相连的扇叶3旋转。
可以看出，利用外转子4与内定子2能够实现扇叶3绕转轴1旋转的目的；而通过两个永磁体5以及y线圈6和xz线圈7能够实现转轴1上下两端的悬浮，使得转轴1在旋转过程中，其上下两端均不受实体部件的摩擦，而是与空气接触，极大降低了磨损，降低了噪声，提高了转轴1的转速，维持服务器工作在最佳散热状态。
针对内定子2的具体设置方式，其可以包括漆包线和多层硅钢片；且多层硅钢片堆叠形成具有容纳漆包线的外周槽的环形结构。也即，漆包线包覆在多个堆叠在一起的环形硅钢片外周的槽上，转轴1能够穿过硅钢片的内环，内环直径要大于转轴1的直径。其中，多层硅钢片堆叠后内环即为上文所述的通孔。
当然，外转子4的内侧还可以设置磁极9，磁极9与漆包线形成气隙，并且磁极9为交替排列的N极与S极。也即，外转子4壳体的内侧是交替排列的N极与S极，全部N极与S极构成磁极9，磁极9和内定子2的漆包线(也即线圈)存在一定的气隙，外转子4的外部是扇叶3，对内定子2的线圈通电，内定子2是由硅钢片和漆包线绕制而成，通电后，会产生交替变换的磁场，推动外转子4转动，随着外传子4的转动，风扇叶片3产生风力用于对服务器进行散热。
本发明提供的服务器散热风扇，y线圈6和xz线圈7还可以设有霍尔元件8，两个霍尔元件8分别相对于y线圈6和xz线圈7位置固定；也即，在服务器散热风扇工作时，y线圈6、xz线圈7、内定子2和两个霍尔元件8的相对位置不变，而转轴1、外转子4和两个永磁体5作为整体相对于内定子2旋转。在转轴1旋转过程中，我们希望转轴1的轴线与内定子2的中心线重合，确保转轴1保持竖直状态。
y线圈6、和xz线圈7和霍尔元件8还连接有控制器，当永磁体5的轴线位置相对于内定子2偏移时，根据偏移量计算得到永磁体5所应受到的磁场力以及该磁场力对应于xz线圈7和/或y线圈6的电流大小，并控制对xz线圈7和/或y线圈6输出相应电流。也即，y线圈6和xz线圈7上固定安装的霍尔元件8一直检测永磁体5在x轴、y轴和z轴上相对内定子2中心的位置。如果位置发生偏转，可以通过增大磁场力来对转轴1的位置进行校正。例如，当风扇转轴1向y轴正方向发生偏转，霍尔元件8检测偏移量，y轴线圈6就对y轴正方向的永磁体5增加对应偏移量的斥力，使得风扇转轴1的中心线和内定子2的中心线重合。
具体来说，服务器散热风扇在运行过程中，可以进行如下步骤：
步骤一：利用两个霍尔元件8分别检测到两个永磁体5在某一个特定方向发生偏转；
步骤二：控制器根据霍尔元件8的检测信号，利用霍尔效应物理公式计算永磁体在该方向上的偏移量；
步骤三：控制器又根据偏移量计算出对应方向线圈所需通入的电流大小，从而产生该方向上的磁场斥力；
步骤四：对应线圈产生的磁场斥力将永磁体5在该方向上的偏移量逐渐减小，霍尔元件8持续检测偏移量，如果偏移量不为零，继续步骤三，否则进入步骤五；
步骤五：永磁体5在该方向上的偏移量为零，线圈继续保持先前的电流信号保持永磁体在该方向上的稳定。
由此可知，本发明利用磁悬浮技术和外转子直流无刷电机进行有机整合，磁悬浮技术是使用电磁铁将永磁体悬浮起来之后，并通过霍尔元件8检测套有永磁体5的转轴空间偏移量，使用控制器对特定方向的偏移量，通过采用加大线圈磁力的方法使得转轴1的中心线和内定子2的中心线重合。
显示部可以用来实时显示外转子4的转速，显示部连接内定子2，通过获取内定子2的通电电流计算出转子4的转速；具体计算过程可以参考现有技术，本文不再赘述。显示部还可以具有显示区域，用以显示服务器散热风扇的本次运行时间和/或累计运行时间的时间显示区域。显示部与显示区域均可以采用LED光源成像，其显示原理以及具体形状结构可以根据实际需要而定。
以上对本发明所提供的服务器散热风扇进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种服务器散热风扇，其特征在于，包括：
转轴(1)；
固设于所述转轴(1)的上下两端的永磁体(5)；
套设于所述转轴(1)、且位于两个所述永磁体(5)之间的外转子(4)；所述外转子(4)安装扇叶(3)；
用以实现当所述转轴(1)未工作时、固定所述转轴(1)且承托所述外转子(4)的内定子(2)；
均设于两个所述永磁体(5)位置处、用以当通电后悬浮所述永磁体(5)和所述转轴(1)的xz线圈(7)和y线圈(6)。
2.根据权利要求1所述的服务器散热风扇，其特征在于，所述内定子(2)包括漆包线和多层硅钢片；多层所述硅钢片堆叠形成具有容纳所述漆包线的外周槽的环形结构。
3.根据权利要求2所述的服务器散热风扇，其特征在于，所述外转子(4)的内侧设有与所述漆包线形成气隙的磁极(9)，所述磁极(9)具体为交替排列的N极与S极。
4.根据权利要求1～3任意一项所述的服务器散热风扇，其特征在于，还包括设于分别设于所述xz线圈(7)和所述y线圈(6)、且用以检测两个所述永磁体(5)空间位置的霍尔元件(8)，
所述霍尔元件(8)、所述xz线圈(7)和所述y线圈(6)均连接于用以当所述永磁体(5)的轴线位置相对于所述内定子(2)偏移时，根据偏移量计算得到所述永磁体(5)所应受到的磁场力以及该磁场力对应于所述xz线圈(7)和/或所述y线圈(6)的电流大小，并控制对所述xz线圈(7)和/或所述y线圈(6)输出相应电流的控制器。
5.根据权利要求4所述的服务器散热风扇，其特征在于，还包括与所述内定子(2)相连、用以根据所述内定子(2)的通电电流计算并显示所述外转子(4)的转速的显示部。
6.根据权利要求5所述的服务器散热风扇，其特征在于，所述显示部还包括与所述内定子(2)相连用以显示服务器散热风扇的本次运行时间和/或累计运行时间的时间显示区域。
7.根据权利要求6所述的服务器散热风扇，其特征在于，多片所述扇叶(3)均匀分布于所述外转子(4)。
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