ピンフィン・ヒートシンクとは何ですか？
多くの電子機器が過熱して故障するのは、熱設計の不備が原因です。もしあなたのプロジェクトが温度に敏感なら、適切なヒートシンクを早めに選ぶ必要があります。
ピンフィン・ヒートシンクは、垂直ピンを使用して表面積と気流を増加させ、熱を放散させる冷却部品です。高密度のレイアウトや全方向エアフローによく使用される。
産業用オートメーション、LED、小型電子機器などの製品を設計している場合、適切なタイプのヒートシンクを使用することで、故障率を低減し、効率を向上させることができます。この記事では、ピンフィン・ヒートシンクとは何か、他のタイプとの比較、正しいヒートシンクの選び方について説明します。
熱伝導におけるピンフィンとは何ですか？
多くの人が熱システムにおけるフィンの働きを誤解している。それは単に金属の形状のことではなく、気流を制御し、接触面積を最大化することなのだ。
熱伝導におけるピンフィンとは、対流によって熱をより効率的に放散させるために部品の表面積を増加させる小さな円筒形または四角形のポストのことである。
ピンフィンは、チップ、パワートランジスタ、LEDモジュールなど、熱を発生するコンポーネントを冷却するために使用される。これらのピンは気流を分断し、乱流を引き起こします。乱流は、空気の層をより効果的に混合することで熱伝達を増加させます。
ピンフィンの主な機能
| 機能 | 説明 |
|---|---|
| 表面積を増やす | 面積が広いということは、より多くの熱が金属から周囲の空気に移動できることを意味する。 |
| 乱気流を促進する | 気流の乱れを作り対流を促進する。 |
| 全方向冷却を有効にする | 空気が一直線に動いていなくても、うまく機能する。 |
CNC加工部品にピンフィンを使用する理由
アルミニウムのハウジングやフレームを設計する際、クライアントが特定の熱特性を要求することがあります。熱を全方向に均等に放散させる必要がある場合は、次のようなものをお勧めすることがよくあります。 ピンヒレ1 構造物。手持ち式や密閉式の機器のように、製品の気流が予測できない場合に特に有効だ。
フィン・ヒートシンクとは何ですか？
多くの新規購入者から、"フィン・ヒートシンクはピン・フィンと同じですか？"と聞かれる。答えは、そうではありません。フィン "という言葉は一般的なもので、"ピンヒレ2「はフィンの一種である。
フィン・ヒートシンクは、延長された表面（フィンと呼ばれる）を使って、発熱部品から周囲の空気に熱を移動させる装置である。
フィン構造の基本的な考え方は表面積である。表面積が多ければ多いほど、空気との接触面積が増える。つまり、冷却効果が高まるということだ。
ヒートシンクのフィンの種類
| フィン・タイプ | 説明 | 申し込み |
|---|---|---|
| ストレートフィン | 薄い垂直壁で、しばしば列になっている | ファンのような指向性気流 |
| ピン・フィン | ショートポスト、スクエアまたはラウンド | 全方位冷却、コンパクトなスペース |
| フレアフィン | 両端の間隔が広い | 自然対流 |
| ルーバーフィン | 各フィンには小さな溝や折り目がある。 | 高性能システム |
医療機器のクライアントとの経験では、機器に強制的なエアフロー（内蔵ファンのようなもの）がある場合、薄いストレートフィンを使うことが多いです。しかし、冷却が自然対流に依存する場合は、ピンフィンやフレアフィンの方がはるかに効果的です。
ピンフィンとプレートフィンヒートシンクの違いは何ですか？
私たちが一緒に仕事をするエンジニアの多くは、コストとのバランスを求めている、 エアフローデザイン3とフットプリントを考慮する必要があります。しかし、ピン型ヒートシンクとプレート型ヒートシンクのどちらかを選ぶ際には、エアフロー環境を考慮する必要があります。
ピンフィン・ヒートシンクは垂直のピンを使って全方向冷却を行うが、プレートフィン・ヒートシンクは平らなプレートを使って方向性のある気流を作り、強制対流下でより効率的な冷却を行う。
ヘッド・トゥ・ヘッドの比較
| 特徴 | ピンフィンヒートシンク | プレートフィンヒートシンク |
|---|---|---|
| 気流の方向 | 全方位 | リニア/ディレクショナル |
| 表面積 | 高い（多方向フィン） | 高い（密度による） |
| こんな方に最適 | 自然対流またはランダムエア | 強制エアフロー（ファン） |
| 製造工程 | より複雑（CNCまたは鋳造） | より簡単（押出、CNC） |
| コスト | 通常はもっと高い | 概して低い |
それぞれのタイプをいつ薦めるか？
ウェアラブルや小型カメラのように、ファンを置くスペースのないコンパクトなデバイスを設計する場合は、ピンフィンを提案します。しかし、アクティブ冷却（産業用コントローラーのファンなど）を使用する場合は、通常プレートフィンを使用します。
ヒートシンクの種類は？
ヒートシンクはどれも同じと思われがちですが、ヒートシンクにはさまざまな種類があります。ヒートシンクの種類を間違えると、オーバーヒートを起こしたり、無駄な予算を使うことになります。
ヒートシンクの主な種類には、ピンフィン、プレートフィン、折り返しフィン、接着フィンなどがある、 スキッドフィン4とヒートパイプアシストシンクがある。それぞれのタイプは、特定の気流と空間の条件に適しています。
一般的なヒートシンクの種類
| タイプ | 説明 | 一般的な使用例 |
|---|---|---|
| ピン・フィン | ブロック状の小さなピン | 自然対流、狭いスペース |
| プレートフィン | 垂直平板 | 強制気流システム |
| フィン | 無垢のブロックから直接削り出されたフィン | 高性能でコンパクトなデバイス |
| 折りたたみフィン | 薄い金属板をフィンの形に折りたたむ | 軽量、低コストのアプリケーション |
| ボンド・フィン | フィンはベースに接着またはろう付け | 大型ユニット、カスタマイズ設計 |
| ヒートパイプ | 熱を効率的に伝える作動流体付きチューブ | 高い熱伝導、不均一な熱負荷 |
適切なタイプ選びをサポートする方法
私は通常、次のような質問から始める：
- 気流の状態:ファンはありますか、それとも自然対流ですか？
- サイズ制限:フィンのスペースは？
- 出力:どれくらいの熱を除去する必要がありますか？
- オリエンテーション:ヒートシンクは垂直ですか、水平ですか？
これらを踏まえて、性能とコストのバランスが取れた構造を推奨する。例えば、ウェアラブル健康センサーは小型のスキッドフィンを使うかもしれない。産業用パワーアンプなら、ヒートパイプ付きボンデッド・フィン・ヒートシンクを使うかもしれない。
結論
適切なヒートシンク設計、特にピン型とプレート型フィンの選択は、エアフロー、用途、熱的要求によって決まります。適切なヒートシンク設計を行うことで、再加工や過熱の問題を回避することができます。
