一种集成导磁结构的PCB定子组件及液压风扇装置的制作方法

本发明涉及风扇，具体为一种集成导磁结构的pcb定子组件及液压风扇装置。

背景技术：

1、液压轴承（hydrodynamic bearing）风扇因其低噪音、长寿命而被广泛应用于电子设备散热领域。传统的液压风扇通常包括扇框、扇叶、轴芯、液压轴承、定子组件及pcb板。其中，定子组件含有硅钢片铁芯，铁芯与扇叶上的磁环之间产生磁吸力，将扇叶稳定地吸附于定子侧，防止扇叶在高速旋转时因气流反作用力而沿轴向窜动。

2、然而，随着电子设备向超薄化发展，散热风扇的厚度被压缩至3mm甚至2.5mm以下。在超薄尺度下，传统含铁芯的定子组件难以布置。现有技术已发展出无铁芯的pcb马达风扇，其线圈直接形成于pcb板上，以大幅减小轴向尺寸。但无铁芯设计带来了新的问题：由于取消了定子铁芯，转子磁环与定子之间缺少了铁芯所提供的磁吸路径。扇叶在高速旋转时，容易受到向上的气动浮力而产生轴向窜动，导致噪音增大、磨损加剧，严重时甚至引发扇叶脱落。这一问题在液压轴承风扇中尤为突出，因为液压轴承对轴向载荷较为敏感。

3、为解决上述问题，现有技术中已有在扇框底座中通过注塑固定铁片、利用铁片与扇叶胶磁产生磁吸力的方案。该方案虽能提供向下的磁吸力，但其铁片与pcb相互分离，需要在扇框底座中额外预留空间，不利于风扇进一步薄型化；同时，铁片的注塑预埋工艺复杂，增加了制造成本。此外，也有技术提出在中管/轴承座底部设置磁铁来吸住轴芯，但该方案仍需增加单独的磁铁部件及其安装工序。

技术实现思路

1、本发明提供一种集成导磁结构的pcb定子组件及液压风扇装置，用现有无铁芯液压风扇因缺少定子铁芯而无法对扇叶提供稳定轴向磁吸力、导致扇叶轴向窜动的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明公开了一种集成导磁结构的pcb定子组件，包括：

3、pcb基板、设置于pcb基板上表面的平面线圈、以及设置于pcb基板上的环形导磁铁片；

4、所述pcb基板为多层板结构，所述环形导磁铁片、转子磁环与pcb基板共回转轴线，所述环形导磁铁片在轴向上的投影覆盖转子磁环环形面积的第一比例。

5、优选的，环形导磁铁片上开设有避让孔，pcb基板上的霍尔传感器位于所述避让孔内。

6、优选的，环形导磁铁片设置在pcb基板表面，或环形导磁铁片埋设于pcb基板内部层。

7、优选的，所述pcb基板为4层板结构，所述环形导磁铁片埋设于pcb基板内部层的第2层至第3层之间。

8、优选的，环形导磁铁片为厚度0.1mm的硅钢片。

9、优选的，所述平面线圈为平面铜箔线圈。

10、优选的，第一比例为10%～90%。

11、优选的，第一比例为60%。

12、本发明还公开了一种液压风扇装置，包括扇框、液压轴承、扇叶组件，液压风扇装置还包括所述的一种集成导磁结构的pcb定子组件，所述扇框底部中央向上凸起形成中管，所述中管内部设有轴孔，所述液压轴承固定于所述轴孔内；

13、扇叶组件包括轮毂、从轮毂径向向外伸出的叶片、固定于轮毂中心的轴芯、以及固定于轮毂下端面的环形转子磁环，轴芯插入液压轴承中并可回转；

14、所述pcb基板固定于扇框的底部，且pcb基板位于环形转子磁环正下方。

15、优选的，还包括液压风扇监测调控装置，液压风扇监测调控装置包括：

16、检测模块：包括设置于pcb基板的微型霍尔传感器与集成于pcb内层的电流采样通路；

17、运算控制模块：接收微型霍尔传感器输出的脉冲信号确定风扇实时转速，同时确定相邻脉冲的间隔时长；并接收外部输入的pwm调速信号、解析得到pwm占空比；

18、参数基准模块：内置pwm占空比-基准线圈驱动电流映射特性；

19、运行特性运算模块：用于基于当前采样时段内检测模块检测结果，确定液压风扇运行特征参数，液压风扇运行特征参数包括：线圈驱动电流负载因子、相邻脉冲的间隔时长变异系数；

20、负载变化运算模块：用于获取最新的e组采样时段的线圈驱动电流负载因子，确定等效负载因子变化速率；

21、告警模块：用于在预警分析参数中任一项满足对应的预警子区间，输出预警信号；预警分析参数为：液压风扇运行特征参数、等效负载因子变化速率；

22、并在预警分析参数中任一项满足对应的报警子区间，输出报警信号。

23、优选的，液压风扇监测调控装置还包括：

24、转速修正模块：用于当告警模块发出预警提示，结合预警对应的预警分析参数对当前风扇转速进行修正，得到修正后风扇转速；

25、幅值电流修正模块：用于当告警模块发出预警提示，结合预警对应的预警分析参数对幅值电流进行修正，确定修正后幅值电流；

26、转速调控模块：用于依据转速修正模块输出的修正后风扇转速、幅值电流修正模块输出的修正后幅值电流控制液压风扇工作，使风扇以修正后转速运行，且线圈输出电流不超过修正后幅值电流上限。

27、优选的，参数基准模块还内置液压轴承对应的润滑介质温度-润滑介质黏度映射特性、可形成动压润滑层的风扇最低基准转速；

28、液压风扇监测调控装置还包括：

29、获取模块：用于获取液压风扇外部，能间接反应液压风扇运行发热状态的测温单元检测的温度；

30、最低转速确定模块：用于收到风扇转速下调指令且非停止指令时，调取参数基准模块内内置液压轴承对应的润滑介质温度-润滑介质黏度映射特性，结合获取模块传入的温度，确定基础最低风扇转速；

31、负载转速修正模块：结合最新确定的线圈驱动电流负载因子对基础最低风扇转速进行修正，得到当前允许最低风扇转速；

32、转速调控模块：用于在执行所述风扇转速下调指令时校验转速下限，且每间隔固定周期根据当前温度与负载因子更新当前允许最低风扇转速，将风扇实际运行转速限制不低于所述当前允许最低风扇转速。

33、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

34、与现有技术对比，本发明具备以下有益效果：

35、1.利用现有空间，不增加厚度：将导磁铁片集成于pcb内部或表面，充分利用pcb本身的厚度空间。相比于现有技术中将铁片注塑于扇框底座的方案（需额外占用0.3-0.5mm的z向空间），本发明无需为铁片预留独立空间，有利于风扇进一步薄型化。

36、2.解决无铁芯电机的“无吸力”痛点：用pcb内嵌铁片替代传统铁芯的磁吸功能，为扇叶提供了向下的稳定磁吸力。

37、3.工艺兼容性好：环形导磁铁片60可以在pcb制板过程中完成埋入（多层板压合时嵌入）或贴装（smt工序中贴附），无需增加额外的注塑预埋或装配工序，有利于自动化批量生产，降低制造成本。

38、4.磁吸力均匀：相比于现有技术中需预留霍尔感应孔的非完整铁片，本发明的铁片可根据需要设计为完整环形，为扇叶提供均匀的周向磁吸力，进一步降低运转振动。