散热风扇离奇停转？单相电机的启动挑战！

新年将至，一则又一则“散热风扇停转”的离奇事件，触动着许多爱好者们的神经。

“开机风扇不动，手拨一下就正常”

“风扇一抖一抖的，像拖拉机一样要手动起转”

“风扇怎么都不会转，但是用手拨一下又好了”

这些前所未见的情况背后，究竟发生了什么问题？——要想探究其中的真相，我们或许得从“单相无刷电机”的工作原理说起。

“电磁转矩”与“启动死点”

“电磁转矩”，是电机得以驱动扇叶的核心。拆开一把单相无刷风扇，我们不难观察到其中的结构：

拆解图片来自@上升子

风扇的叶轮中嵌有永磁铁，而通电后的定子线圈将产生磁场。根据扇叶上磁极的位置，不断切换线圈的电流方向、改变极性，“电磁转矩”便至此产生。

不难看出，电磁转矩会随着扇叶的转动而不断变化。正如我们在中学课本中所学到的那样——当线圈平面与磁感线垂直时，磁场作用力相互抵消——这便是“电磁转矩”的0点。

“电磁转矩零点”示意图

“电磁转矩变化”示意图

然而，倘若扇叶停留在这些地方，下次通电时岂不是不会转了？

——没错，这便是困扰单相无刷电机的“启动死点”问题。

这是单相无刷电机与生俱来的缺陷，每次启动都充满挑战。如何解决这一难点？这便需要引出驱动电机的另一大力量：齿槽转矩。

“齿槽转矩”的双刃剑

“齿槽转矩”源自于定子齿与转子磁铁的相互作用。当我们轻轻拨动扇叶时，所感受到的“停顿”便是齿槽转矩的缘故。

“齿槽转矩”示意

当扇叶停留在电磁转矩的零点时，“齿槽转矩”便成了唯一可以仰仗的力量。通过优化电机设计，使得“电磁转矩”为0时，“齿槽转矩”却不为0，此时扇叶便将产生启动扭矩、自行转过零点，进而克服“死点”问题！

当然，“齿槽转矩“也并非有利无弊——当扇叶顺利起转后，“齿槽转矩”又成了困扰爱好者们的麻烦：它将增大电机的转矩波动，沦为电机振动和噪音的“罪魁祸首”。

以工业风扇为例，“温柔台风”GT-Hi的齿槽转矩便格外明显。

对于单相无刷电机而言，如何在“齿槽转矩”与“启动扭矩”之间取舍，往往是贯穿其设计的重中之重。

优化齿槽转矩的设计方案

从此之中，我们也能理解三相电机的一大优越之处：它的三相磁路不会同时经过零点，自然不存在“电磁转矩”完全为0的情况，因而也无需于“齿槽转矩”与“启动扭矩”之间妥协。电机的振动得以更轻，噪音表现也将改善。

三相电机原理示意图

雅浚H14PE的三相六槽电机

离奇停转故障？

了解单相无刷电机的工作方式后，回看那摸不着头脑的“离奇停转事件”，或许也不难推测答案。

这些通电后“纹丝不动”的“故障风扇”，往往在轻微拨动后便可正常旋转——显然，问题在于电机的齿槽转矩不足，特定情况下起转无力。唯有“借助外力”徒手拨动、越过“死点”，方能使其顺利旋转。

这并不是电机烧毁或轴承损坏的缺陷，很可能与定子铁芯的制造有关。

这一情况大多出现在特定批次、特定型号的产品上，也从侧面印证了品控的原因。

铁芯并不会因使用而磨损，问题不太可能因使用而加剧——对于并未出现此类情况的用户，大可不必提心吊胆。

售后换新案例

对于不幸“中招”的玩家，第一时间联系厂商售后 或许是最好的解决方案。

这篇文章到这里就结束了，如对本文内容有任何疑问，欢迎随时与我交流！

如果希望了解更多DIY相关的信息，可以看看这些文章：

希望这些内容能帮到你！