INFORMAZIONI TECNICHE

Le ventole del PC 
Come è costruita la ventola


Come sono costituite le ventole usate nei PC

Analizziamo qui una ventola di tipo assiale, quello più comune. Ovviamente esistono moltissimi modi per realizzare una ventola, ma quello che vogliamo studiare in queste pagine è specificamente indirizzato alle ventole in corrente continua utilizzate nei persona computer.
Il discorso che faremo si adatta praticamente per tutte le ventole usate nei PC, salvo i dettagli costruttivi particolari di ogni modello. 

Nell'immagine seguente é visibile una tipica ventola assiale smontata nei suoi vari componenti : da notare il numero molto ridotto di parti in quanto il motore fa un tutt'uno con il resto; in pratica non esiste un motore vero e proprio, separato e separabile, ma il tutto è integrato in modo da minimizzare i costi e permettere una realizzazione quanto più possibile con macchine automatiche.

Sostanzialmente si tratta di una intelaiatura  rigida che porta una girante con 4 o piú pale , mossa da un motore miniaturizzato. Come materiale costruttivo si trovano comunemente materie plastiche di vario aspetto oppure leghe leggere di alluminio.
In generale si tratta di piccole ventole (da 15 a 140 mm di lato per i modelli assiali), alimentate in corrente continua a bassa tensione (tipicamente 12V) e definite come "brushless motor", ovvero motore senza spazzole.
 
Componenti ventola(12740 byte) A - La carcassa della ventola , al centro della quale é montato lo statore C ; si nota anche il cavo bipolare dell' alimentazione ed il piccolo connettore a due poli

B
- la girante (in questo caso a 7 pale) con al centro l'albero e l'anello del magnete permanente montato sulla periferia

C - il nucleo fisso del motore (statore) con il circuito elettronico di controllo, realizzato su un piccolo circuito stampato rotondo, è stato smontato dalla carcassa. Si notano bene i 4 avvolgimenti realizzati con filo di rame smaltato rosso

D - anello del magnete permanente smontato dalla girante

E -  tappo in materiale plastico che protegge dalla polvere il terminale dell'albero del motore 

Avvertenza : in genere le ventole sono costruite senza la previsione di uno smontaggio successivo che , quindi , risulta  quasi sempre fatale . Evitate pertanto di cercare di smontare una ventola di cui volete ancora servirvi .

Particolare importante da considerare è che se in alcuni modelli più pregiati è anche possibile separare la parte rotante da quella fissa e poi riassemblarle, questo non vale per tutte le ventole per PC : in generale si tratta di prodotti per cui non è prevista alcuna azione di manutenzione interna, né tanto meno di smontaggio; sono da considerare usa-e-getta e qualsiasi tentativo di smontarle probabilmente ne provoca la distruzione. 
Questo, però, non è un difetto. La loro struttura elettro meccanica è estremamente robusta e, dato che le potenze in gioco sono minime, la durata virtuale di una ventola è illimitata : operando in condizioni ottimali non sono richieste assistenze o manutenzioni ed è pure estremamente difficile trovare elettricamente guasta una ventola di un produttore minimamente decente. Quindi l' assenza di possibilità di smontaggio è sensata, anche perchè una soluzione meccanica più complessa avrebbe come controparte un aumento inaccettabile del costo.

Il motore delle ventole PC
Il motore é in corrente continua, derivata dall' alimentatore principale del PC; questa scelta è ovviamente dettata dalla necessità di non portare inutilmente altre tensioni all' interno dello chassis, visto che già l' alimentatore dispone tipicamente del 12V, già pensato per alimentare i vari motori di dischi, CD, nastri, ecc.
La corrente, e quindi la potenza, assorbita da una ventola è molto bassa, raramente superiore a qualche centinaio di milliampere, dipendentemente dalle dimensioni della ventola : una piccola ventola da 50 mm assorbe assai meno di 100mA, una grossa ventola da 120 mm con spessore di 40 mm può arrivare a 300mA o più. Si tratta in ogni caso di motori di piccolissima potenza.

Nel progettarli, i costruttori hanno dovuto tenere conto di alcuni fattori :
- innanzitutto la necessità industriale di minimizzare il costo e facilitare una produzione automatizzata
- in secondo luogo l' evitare l' impiego di motori tradizionali, che, in corrente continua, sono sostanzialmente motori a collettore : per creare il campo magnetico rotante occorre che il collettore, girando, produca una serie di commutazioni delle bobine del rotore. Una simile situazione ben poco si adatta a questa applicazione. Infatti il collettore, con le relative spazzole, è un elemento soggetto ad usura e che per avere lunga durata deve essere di costruzione qualitativamente elevata : un motore a collettore tipo giocattolo giapponese non è certo adatto a funzionare per le decine di migliaia di ore che si devono aspettare da una ventola del genere che stiamo trattando e che, ricordiamolo, in applicazioni professionali come server o strumentazione, lavora 24 ore al giorno senza soste. Qui ci si scontra con il problema del costo, ma non solo : le spazzole, strisciando sul collettore, producono le tipiche scintillazioni dovute alle commutazioni delle bobine fortemente induttive; questo riduce la vita del motore, ma sopratutto crea un campo di disturbi elettrici difficilmente annullabile e certamente non gradito all' interno delle apparecchiature elettroniche.
Dunque occorreva una diversa soluzione e questa è arrivata ancora una volta dall' elettronica.

Il principio costruttivo di questi motori "brushless" è molto semplice : come dice il nome, a differenza del motore a collettore, non possiedono né collettore né spazzole ed il campo magnetico rotante è generato elettronicamente. Questa scelta, apparentemente complessa, da alcuni vantaggi; infatti la mancanza di spazzole e collettore fa si che essi siano :
- semplici, anzi, spartani; pochissime parti adatte ad una produzione in quantità 
- non ci sono le scintillazioni tipiche del sistema collettore/spazzole
- almeno virtualmente, la vita del motore è molto lunga, non essendoci parti soggette a consumo o a manutenzione
Per contro si può dire che la potenza di questi motori è piuttosto limitata, in genere sull' ordine del watt (ma, dato il tipo di applicazione, il problema non si pone). Principalmente, però, è la costruzione spesso eccessivamente spartana, sopratutto per quanto riguarda il supporto dell' albero della parte rotante, che ne pregiudica la durata. Va ricordato, poi, che sporco e polvere presenti nell' aria aspirata sono un altro fattore che può abbreviare drammaticamente la durata della vita anche della migliore ventola.

In pratica, la durata reale della ventola dipende da altri fattori :

- la bontà della costruzione del supporto della parte in rotazione
- la qualità dell' aria in cui lavora

 


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Aggiornato il 09/03/07.