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散熱風扇的分類及其原理性能

發(fā)布時間: 2014-08-29    來源: 深圳協(xié)恒達電子

散熱風扇的原理

原理：

散熱風扇的工作原理實際上就是能量轉化的過程，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，能量的利用率，風扇的性能就會有差異。

軸流式風扇的組成：

外框、扇葉、軸承、PCB控制電路、驅動電機等

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。在相同條件下，扇葉轉速增大，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加大，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。

風扇轉速可以通過轉速測試儀測試，也可通過外加功能線來測得。

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，最終要看降溫效果。

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，扇熱效果越明顯。

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，即最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，標稱的最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。因此必須有一個最佳操作工作點，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最小，而系統(tǒng)特性曲線之變化率為最低。注意此時的風扇靜態(tài)效率（風量×風壓÷耗電）為最佳。 當然有時為了能減少系統(tǒng)阻抗，甚至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風量、風壓、轉速、功率等…

風扇的軸承系統(tǒng)：

風扇的軸承系統(tǒng)一般建議最好選用滾珠軸承，因為扇熱風扇的壽命通常取決于其軸承的可靠性，滾珠軸承系統(tǒng)已被證實具有高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?。欢洼S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，摩擦系數大，后期噪音較大，壽命短。品質好的風扇除了通風量大、風壓高以外，可靠性也是非常重要的，風扇使用的軸承形式在此顯得非常重要。

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。比單滾珠更高級的是雙滾珠軸承，即Two Balls。含油軸承壽命一般為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(fā)而變干，摩擦系數增大，風扇運轉受影響，可能出現異音，轉速偏慢甚至不轉現象。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(wěn)定性強，壽命相對要長得多。