INFORMAZIONI TECNICHE

Le ventole del PC 
Il motore brushless


Come è costruito il motore brushless delle ventole PC

Esistono molte tipologie di motori brushless, ma quello delle ventole ha la caratteristica di essere veramente molto semplice e funzionale. E' costituito da pochissime parti, direttamente integrate nella struttura meccanica della ventola :

  • una parte rotante con le pale, che porta all' interno un magnete permanente anulare
  • una carcassa che funge da supporto per tutte le altre parti, da guida d' aria e permette il fissaggio meccanico della ventola
  • lo statore con gli avvolgimenti del campo rotante
  • un circuito stampato rotondo che fa da supporto allo statore e su cui trovano posto i componenti elettronici di controllo.
  • i cavi e l' eventuale connettore di alimentazione

Vediamo alcuni dettagli in più.

 

La foto a lato mostra un esempio.

La parte rotante, in questo caso in materiale plastico, è dotata di 7 di pale; pale e supporto centrale fanno parte di una unica fusione.

Al centro un volume cilindrico vuoto, sulla cui periferia è incollato un magnete permanente anulare, serve a contenere lo statore e la relativa elettronica di comando. 

A centro di questo cilindro  è fissato l' albero metallico in acciaio o materiale sintetico che supporta la rotazione.

Le pale possono essere in numero diverso, da 3 a 16, in dipendenza da come è stata progettata la ventola. 

La forma delle pale segue il particolare disegno che ogni costruttore progetta in funzione delle caratteristiche dinamiche che viole ottenere.

La parte centrale, cilindrica, è cava e porta al centro l' albero di acciaio, sostenuto da una bronzina. Sulla periferia interna del cilindro è fissato il magnete permanente. Nello spazio rimanente trova posto lo statore.

La carcassa esterna, tipicamente di profilo quadrato per le ventole assiali, è un solo blocco, stampato in plastica oppure realizzato in metallo. 

Ha diverse funzioni :
- permette il fissaggio meccanico della ventola con due o quattro viti
- costituisce il supporto per la parte rotante
- forma la guida dell' aria.

Nella foto è stata smontata la parte rotante per mettere in evidenza in circuito stampato centrale con lo statore, che trova posta nella parte cava del cilindro centrale che contiene il magnete permanente. 
Nel foro centrale dello statore viene forzata a pressione la bronzina, il cuscinetto o altro sistema di supporto dell' albero. 

Per ridurre la resistenza dell' aria al minimo, questa parte centrale è sostenuta da tre o quattro (come in questo caso) sottili barre. Una di esse è più spessa delle altre perché serve da guida ai cavi  di alimentazione, che si vedono uscire dal lato posteriore.

Il fissaggio della ventola solitamente è effettuato con viti auto filettanti.  

La forma interna della parte dove girano le pale può fra parte del progetto della ventola non solo come semplice supporto meccanico, ma può essere variamente sagomata in modo da creare la minima resistenza per l' aria messa in movimento, aumentando l' efficienza e riducendo il rumore. 

Lo statore, che come abbiamo visto è solidale con la carcassa, è costituito essenzialmente da un pacco di lamierini magnetici sagomati in modo da formare delle espansioni polari, solitamente 2 coppie di poli (come nella foto), su cui sono avvolte le bobine di magnetizzazione, in filo di rame smaltato, che origineranno il campo rotante.

Al centro dello statore passa l' albero della parte rotante. Esso è sostenuto da una bronzina metallica o ceramica oppure da uno o due cuscinetti a sfere o altri sistemi più complessi.
Queste parti sono solitamente fissate a pressione al centro dello statore, così pure lo statore stesso è inserito a pressione sulla carcassa.

Un circuito stampato rotondo fa da supporto allo statore; su di esso trovano posto i componenti elettronici di controllo, che, nella foto, si intravedono al di sotto del nucleo delle bobine.

Come si vede, in questo motore in corrente continua, non esiste alcun collettore, né spazzole, da cui il nome inglese brushless.

 

 

Nell' ingrandimento qui sopra, nell' angolo inferiore destro si notano i cavi di alimentazione (rosso e nero) e quello del segnale tachimetrico (giallo); i colori dei cavi sono solitamente questi, ma non essendo uno standard, possono variare a seconda della "fantasia" del costruttore.

In questo genere di motore, il sistema per creare il campo rotante sullo statore è simile a quello di un motore a passi : le espansioni polari vengono alternativamente attraversate da una corrente che stabilisce un campo magnetico; eccitando in sequenza ora una ora l' altra polarità, si attirerà la polarità opposta del magnete permanente e respingerà quella analoga. Dato che questo magnete, solidale con le pale, è libero di ruotare attorno all' asse, la ventola inizia a girare. 
Il circuito elettronico che controlla la sequenza di eccitazione dello statore è di estrema semplicità ed è costituito come ora vedremo. 

 



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Aggiornato il 06/03/07.