追求极限尺寸的超薄型、超小型“UltraFlo FDB”

厚度3mm以下、边长20mm的正四边形风扇马达。在设计、解析、制造等各个环节倾尽全力,挑战尺寸极限。

Nidec FDB
当前,随着笔记本电脑超薄化的发展趋势,厚度仅为4mm、乃至3.5mm的风扇马达也相继面世。电脑机身的超薄化大大提高了风扇马达在机械结构以及空气流体设计上的技术要求,为此,我们充分运用流体解析技术,绘制出最佳的风扇马达结构

在当今超薄型笔记本电脑仍趋流行的市场形势中,随着电脑显示屏的高精细化以及视频解码能力的提高,CPU的高频技术也获得了巨大发展。用于笔记本电脑中的风扇马达必须满足严格的技术要求,既要能确保足够的风量来冷却高温运行中的CPU,还要去满足市场对超薄型机身的要求。目前,尽管厚度从3.5mm至4mm的风扇马达已成为超薄型笔记本电脑专用的散热风扇,但为了回馈市场对电脑机身厚度提出的新的需求,日本电产开始尝试研制厚度小于3mm的风扇马达产品。从技术层面来说,要做出更薄的风扇马达并非不可能,但通过空气流体解析法对安装风扇马达的位置空间进行模拟测试,以及进风口处的空间体积与风扇机身体积的最佳比例的计算结果来看,风扇马达的机身厚度小于3mm才是最理想的尺寸。

为了同时满足超薄型机身、以及高频CPU散热所需的大风量的要求,我们决定在现有的13片扇叶、单片扇叶厚度10mm左右的风扇马达的基础上增加扇叶的数量。另外,对于笔记本电脑来说,如何降低风扇旋转时发出的噪音也是技术难题之一。一般情况下,风扇旋转时发出的噪音主要是以扇叶数与转速的乘积为基本频率的泛音。考虑到泛音的频率偏高,容易形成噪音,我们决定重新选定风扇叶片的数量来避免高频噪音的形成。同时,我们还决定采用非等间距叶片设计,进一步提升降噪效果。为了尽快找到既能降低噪音又能确保足够的风量的平衡点,我们采用了自创的耦合解析技术,对进风口、风扇、流路以及到冷却对象——CPU处为止的气流和噪音进行综合解析,制定出最佳的结构设计方案。

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为了在降低叶片厚度的同时也能确保足够的风量,同时降低风扇旋转时发出的最大噪音,我们决定采用增加叶片的数量与非等间距叶片的设计方案,并运用自创的耦合解析技术,在最短的时间内找到风量与噪音的最佳平衡点

由于在公司内部进行叶片的成型模具相关的设计和制造,并由公司持有注塑成型技术,因此能将成型较困难的超小型树脂风扇按照设计的形状进行量产,这也是日本电产的一个优势。另外,随着超薄化的发展趋势,风扇的设计和制造难度有所提高,其实马达也一样。特别是磁回路,其中的铁芯部分的设计和绕线部分越薄难度就越大。绕线的线径为0.1mm以下。若是以粗糙的方式绕线,因为无法取得旋转数且无法确保转矩,需要对绕线机进行非常精密地控制。由于集团内部保有绕线机的开发技术,因此新开发绕线相应的机型,或者改进既有的机型以符合所要求的规格等一系列的操作都可以在短时间内实现。

来自研发人员的说明

目前,我们也在挑战更超薄更小型的风扇马达的开发技术。越来越多的用户也会选用笔记本电脑中的某些高配置机型来完成视频编辑等超高负荷(或考验CPU负荷)的处理,此类高配置机型中往往都装有高频CPU。当然,最近新出的机型要求必须是超薄型。而且市场需要一款可承受严酷的外界条件,薄且风量大的风扇马达。日本电产持有HDD马达所确立的液压轴承这一世界领先的资本,并且也确立了耦合分析等尖端技术。今后,我们会充分利用这些技术,在风扇马达领域争取第一名的位置。

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