散熱風(fēng)扇的分類以及原理和性能
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(lái)實(shí)現(xiàn)的,即:電能→電磁能→機(jī)械能→動(dòng)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(huì)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(dòng)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(dòng)的圈數(shù)來(lái)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(shí),轉(zhuǎn)速越大,則噪音及振動(dòng)會(huì)相應(yīng)加大,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?。ㄒ訢C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(dòng)電腦時(shí)通過(guò)BIOS測(cè)試,或通過(guò)其他主板自帶的監(jiān)控軟件測(cè)試;也可以通過(guò)轉(zhuǎn)速測(cè)試儀測(cè)試。注意:前兩種方式必須是支持測(cè)速功能的風(fēng)扇才能測(cè)出。
風(fēng)量與風(fēng)壓:
風(fēng)量與風(fēng)壓的測(cè)試方法有兩種,一是用風(fēng)洞儀測(cè)試,另一種是用雙箱法測(cè)。但對(duì)于一般用戶而言,沒(méi)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,最終要看降溫效果。
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(guò)整個(gè)平面的氣體運(yùn)動(dòng)速度,單位是m3/s。平面速度一定時(shí),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(shí),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(dòng)轉(zhuǎn)移時(shí)能夠帶周能帶走更多的熱量,扇熱效果越明顯
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(cè)量到的壓力的變化值稱為靜壓,即最大靜壓與大氣壓的差壓。它是氣體對(duì)平行于物體表面作用的壓力,靜壓是通過(guò)垂直于其表面的孔測(cè)量出來(lái)的。 把氣體流動(dòng)中所需要?jiǎng)幽苻D(zhuǎn)化為壓力形式稱為動(dòng)壓。
為實(shí)現(xiàn)送風(fēng)的目的,需要有靜壓和動(dòng)壓。全壓為靜壓與動(dòng)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)稱的最大風(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(dòng)時(shí),氣流在其流動(dòng)路徑會(huì)遇上扇熱稽片或元件的阻擾,其阻抗會(huì)限制空氣自由流通。即風(fēng)量增大時(shí),風(fēng)壓會(huì)減小。因此必須有一個(gè)最佳操作工作點(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最小,而系統(tǒng)特性曲線之變化率為最低。注意此時(shí)的風(fēng)扇靜態(tài)效率(風(fēng)量×風(fēng)壓÷耗電)為最佳。 當(dāng)然有時(shí)為了能減少系統(tǒng)阻抗,甚至選用尺寸較小的風(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)一般建議最好選用滾珠軸承,因?yàn)樯葻犸L(fēng)扇的壽命通常取決于其軸承的可靠性,滾珠軸承系統(tǒng)已被證實(shí)具有高效率與低生熱的特點(diǎn)。滾珠軸承屬滾動(dòng)摩擦,由金屬珠滾動(dòng),接觸面小,摩擦系數(shù)小;而含油軸承為滑動(dòng)摩擦,接觸面大,長(zhǎng)期使用后,油會(huì)揮發(fā),軸承容易磨損,摩擦系數(shù)大,后期噪音較大,壽命短。品質(zhì)好的風(fēng)扇除了通風(fēng)量大、風(fēng)壓高以外,可靠性也是非常重要的,風(fēng)扇使用的軸承形式在此顯得非常重要。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(gè)軸承;而滾珠軸承風(fēng)扇都需要兩個(gè)軸承,單滾珠軸承,是“1 Ball + 1 Sleeve”,依然帶有含油軸承的成分。比單滾珠更高級(jí)的是雙滾珠軸承,即Two Balls。含油軸承壽命一般為10000小時(shí),單滾珠軸承為30000小時(shí),雙滾珠軸承為50000小時(shí)以上(環(huán)境溫度均設(shè)定在25℃以下時(shí))。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(rùn)滑油以減少滑動(dòng)摩數(shù),潤(rùn)滑油由鋰基潤(rùn)滑脂加特制機(jī)油調(diào)制而成。隨著長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)轉(zhuǎn),軸承內(nèi)的機(jī)油會(huì)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)速偏慢甚至不轉(zhuǎn)現(xiàn)象。而滾珠軸承由滾動(dòng)摩擦取代了滑動(dòng)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),壽命相對(duì)要長(zhǎng)得多。