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散熱風(fēng)扇的工作原理與三大種類的性能特點(diǎn)

文章出處:毅榮川電子科技有限公司 人氣:2654發(fā)表時間:2020-07-24

散熱風(fēng)扇通常分為以下三類:

    1 軸流式:氣流出口方向與軸心方向相同。

    2 離心式:利用離心力作用將氣流沿著葉片向外甩出。

    3 混流式:擁有以上兩種氣流方式。

散熱風(fēng)扇的原理:

    原理:風(fēng)扇的工作原理是按能量轉(zhuǎn)化來實(shí)現(xiàn)的,即:電能→電磁能→機(jī)械能→動能。其電路原理一般分為多種形式,采用的電路不同,風(fēng)扇的性能就會有差異。

軸流式風(fēng)扇的組成:

    扇框、扇葉、軸承、PCB控制電路、驅(qū)動電機(jī)

轉(zhuǎn) 速:

    轉(zhuǎn)速指風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)的速度,通常以1分鐘內(nèi)轉(zhuǎn)動的圈數(shù)來衡量,即:rpm。轉(zhuǎn)速與機(jī)電繞線匝數(shù)、線徑、扇葉葉輪外徑與底徑,葉片形狀及所用軸承等因素有關(guān),轉(zhuǎn)速增大,風(fēng)量相應(yīng)增大。

    轉(zhuǎn)速值的大小,在一定程度上代表了風(fēng)量的大小,在條件一定時,轉(zhuǎn)速越大,則噪音及振動會相應(yīng)佳大,因此,在風(fēng)量滿足散熱要求的情況下,應(yīng)盡量使用低轉(zhuǎn)速風(fēng)扇。一般轉(zhuǎn)速大小(以DC軸流風(fēng)扇為例):2510風(fēng)扇7000~12000rpm;3010風(fēng)扇5000~9000rpm;4010風(fēng)扇5000~7000rpm;5010風(fēng)扇3500~5000rpm;6025風(fēng)扇2600~4500rpm;7025風(fēng)扇2400~3600rpm;8025風(fēng)扇2000~3500rpm;9225風(fēng)扇1600~3100rpm;12025風(fēng)扇1500~2500rpm;12038風(fēng)扇2000~3200rpm。

  風(fēng)扇轉(zhuǎn)速可在啟動電腦時通過BIOS測試,或通過其他主板自帶的監(jiān)控軟件測試;也可以通過轉(zhuǎn)速測試儀測試。注意:前兩種方式必須是支持測速功能的風(fēng)扇才能測出。

風(fēng)量與風(fēng)壓:

      風(fēng)量與風(fēng)壓的測試方法有兩種,一是用風(fēng)洞儀測試,另一種是用雙箱法測。但對于一般用戶而言,沒有這樣的設(shè)備。只能根據(jù)廠家提供的數(shù)據(jù)作為參考,然后要看降溫效裹。

       風(fēng)量:風(fēng)量是指風(fēng)扇通風(fēng)面積平面速度之積。通風(fēng)面積是出口面積減去渦舌處的投影面積。平面速度是氣流通過整個平面的氣體運(yùn)動速度,單位是m3/s。平面速度一定時,扇葉葉輪外徑越大,通風(fēng)面積越大,風(fēng)量則越大。平面速度由轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速和風(fēng)壓決定。通風(fēng)面積一定時,平面速度越大,風(fēng)量越大。風(fēng)量越大,空氣吸熱量則越大,空氣流動轉(zhuǎn)移時能夠帶周能帶走更多的熱量,扇熱效裹越名顯

      風(fēng)壓:為進(jìn)行正常通風(fēng),需要克服風(fēng)扇通風(fēng)行程內(nèi)的阻力,風(fēng)扇必須產(chǎn)生克服送風(fēng)阻力的壓力,測量到的壓力的變化值稱為靜壓,即很大靜壓與大氣壓的差壓。它是氣體對平行于物體表面作用的壓力,靜壓是通過垂直于其表面的孔測量出來的。把氣體流動中所需要動能轉(zhuǎn)化為壓力形式稱為動壓。

    為實(shí)現(xiàn)送風(fēng)的目的,需要有靜壓和動壓。全壓為靜壓與動壓的代數(shù)和,全壓是指由風(fēng)扇所給定的的全壓增加量,即風(fēng)扇的出口和進(jìn)口之間的全壓之差。在實(shí)際應(yīng)用中,標(biāo)稱的很大風(fēng)量值并不是實(shí)際扇熱片得到的送風(fēng)量,風(fēng)量大,并不代表通風(fēng)能力強(qiáng)。因空氣流動時,氣流在其流動路徑會遇上扇熱稽片或元件的阻擾,其阻抗會限制空氣自由流通。即風(fēng)量增大時,風(fēng)壓會減小。因此必須有一個合適草作工作點(diǎn),即風(fēng)扇性能曲線與風(fēng)阻曲線的交點(diǎn)。在工作點(diǎn),風(fēng)扇特性曲線之斜率為很小,而系統(tǒng)特性曲線之變化率為很低。注意此時的風(fēng)扇靜態(tài)效率(風(fēng)量×風(fēng)壓÷耗電)為佳。 當(dāng)然有時為了能減少系統(tǒng)阻抗,選用尺寸較小的風(fēng)扇,也可以獲得相同的風(fēng)量。

散熱風(fēng)扇的主要性能參數(shù):

      散熱風(fēng)扇的主要參數(shù)包括流量、壓力、轉(zhuǎn)速、功率等...

風(fēng)扇的軸承系統(tǒng):

     風(fēng)扇的軸承系統(tǒng)一般建議選用滾珠軸承,因?yàn)樯犸L(fēng)扇的壽名通常取決于其軸承的可靠性,滾珠軸承系統(tǒng)已被證實(shí)具有搞效率與低生熱的特點(diǎn)。滾珠軸承屬滾動摩擦,由金屬珠滾動,接觸面小,摩擦系數(shù)小;而含油軸承為滑動摩擦,接觸面大,長期使用后,油會揮發(fā),軸承容易磨損,摩擦系數(shù)大,后期噪音較大,壽名短。品質(zhì)好的風(fēng)扇除了通風(fēng)量大、風(fēng)壓高以外,可靠性也是飛常重要的,風(fēng)扇使用的軸承形式在此顯得飛常重要。高速風(fēng)扇一律使用滾珠軸承(Ball bearing)而低速風(fēng)扇則使用成本低廉的含油軸承(Sleeve bearing)。含油軸承風(fēng)扇只用一個軸承;而滾珠軸承風(fēng)扇都需要兩個軸承,單滾珠軸承,是“1 Ball + 1 Sleeve”,依然帶有含油軸承的成分。比單滾珠更搞級的是雙滾珠軸承,即Two Balls。含油軸承壽名一般為10000小時,單滾珠軸承為30000小時,雙滾珠軸承為50000小時以上(環(huán)境溫度均設(shè)定在25℃以下時)。風(fēng)扇使用的含油軸承由銅基粉末燒結(jié)而成,使用含油軸承需加潤滑油以減少滑動摩數(shù),潤滑油由鋰基潤滑脂加特制機(jī)油調(diào)制而成。隨著長時間的運(yùn)轉(zhuǎn),軸承內(nèi)的機(jī)油會揮發(fā)而變干,摩擦系數(shù)增大,風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)受影響,可能出現(xiàn)異音,轉(zhuǎn)速偏慢不轉(zhuǎn)現(xiàn)象。而滾珠軸承由滾動摩擦取代了滑動摩擦,摩擦系數(shù)小并克服了摩擦系數(shù)容易變的缺點(diǎn),因而運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性強(qiáng),壽名相對要長得多。


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