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散熱風扇的工作原理與三大種類的性能特點

文章出處:毅榮川電子科技有限公司 人氣:255發表時間:2020-07-24

散熱風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。

散熱風扇的原理:

    原理:風扇的工作原理是按能量轉化來實現的,即:電能→電磁能→機械能→動能。其電路原理一般分為多種形式,采用的電路不同,風扇的性能就會有差異。

軸流式風扇的組成:

    扇框、扇葉、軸承、PCB控制電路、驅動電機

轉 速:

    轉速指風扇旋轉的速度,通常以1分鐘內轉動的圈數來衡量,即:rpm。轉速與機電繞線匝數、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,轉速增大,風量相應增大。

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

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

風量與風壓:

      風量與風壓的測試方法有兩種,一是用風洞儀測試,另一種是用雙箱法測。但對于一般用戶而言,沒有這樣的設備。只能根據廠家提供的數據作為參考,然后要看降溫效裹。

       風量:風量是指風扇通風面積平面速度之積。通風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,通風面積越大,風量則越大。平面速度由轉子的轉速和風壓決定。通風面積一定時,平面速度越大,風量越大。風量越大,空氣吸熱量則越大,空氣流動轉移時能夠帶周能帶走更多的熱量,扇熱效裹越名顯

      風壓:為進行正常通風,需要克服風扇通風行程內的阻力,風扇必須產生克服送風阻力的壓力,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化為壓力形式稱為動壓。

    為實現送風的目的,需要有靜壓和動壓。全壓為靜壓與動壓的代數和,全壓是指由風扇所給定的的全壓增加量,即風扇的出口和進口之間的全壓之差。在實際應用中,標稱的很大風量值并不是實際扇熱片得到的送風量,風量大,并不代表通風能力強。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。即風量增大時,風壓會減小。因此必須有一個合適草作工作點,即風扇性能曲線與風阻曲線的交點。在工作點,風扇特性曲線之斜率為很小,而系統特性曲線之變化率為很低。注意此時的風扇靜態效率(風量×風壓÷耗電)為佳。 當然有時為了能減少系統阻抗,選用尺寸較小的風扇,也可以獲得相同的風量。

散熱風扇的主要性能參數:

      散熱風扇的主要參數包括流量、壓力、轉速、功率等...

風扇的軸承系統:

     風扇的軸承系統一般建議選用滾珠軸承,因為散熱風扇的壽名通常取決于其軸承的可靠性,滾珠軸承系統已被證實具有搞效率與低生熱的特點。滾珠軸承屬滾動摩擦,由金屬珠滾動,接觸面小,摩擦系數??;而含油軸承為滑動摩擦,接觸面大,長期使用后,油會揮發,軸承容易磨損,摩擦系數大,后期噪音較大,壽名短。品質好的風扇除了通風量大、風壓高以外,可靠性也是飛常重要的,風扇使用的軸承形式在此顯得飛常重要。高速風扇一律使用滾珠軸承(Ball bearing)而低速風扇則使用成本低廉的含油軸承(Sleeve bearing)。含油軸承風扇只用一個軸承;而滾珠軸承風扇都需要兩個軸承,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(環境溫度均設定在25℃以下時)。風扇使用的含油軸承由銅基粉末燒結而成,使用含油軸承需加潤滑油以減少滑動摩數,潤滑油由鋰基潤滑脂加特制機油調制而成。隨著長時間的運轉,軸承內的機油會揮發而變干,摩擦系數增大,風扇運轉受影響,可能出現異音,轉速偏慢不轉現象。而滾珠軸承由滾動摩擦取代了滑動摩擦,摩擦系數小并克服了摩擦系數容易變的缺點,因而運轉穩定性強,壽名相對要長得多。


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