风扇之基本认识.docx

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风扇之基本认识

风扇的运转原理:

DC风扇运转原理：

根据安培右手定则，导体通过电流，周围会产生磁场，若将此导体置于另一固定磁场中，则将产生吸力或斥力，造成物体移动。

在直流风扇的扇叶内部，附着一事先充有磁性之橡胶磁铁环，轴心部份硅钢片缠绕两组线圈，并使用霍尔感应组件作为同步侦测装置，控制一组电路，该电路使缠绕轴心的两组线圈轮流工作。

硅钢片产生不同磁极，此磁极与橡胶磁铁产生吸斥力。

当吸斥力大于风扇的静摩擦力时，扇叶自然转动。

由于霍尔感应组件提供同步信号，扇叶因此得以持续运转，至于其运转方向，可依安培右手定则决定。

何谓直流无刷风扇:

1.传统的直流马达必须有电刷和换向器（整流子）以提供不同方向电流的切换,产生推力使马达持续运转.

2.目前我们所生产的风扇使用电压为直流电压,则是以固定的电子切换开关（例如霍尔IC）代替电刷,执行电流切换推动转子持续运转,所管它叫“直流无刷风扇”.

3.无刷式直流风扇的优点:

3.1.没有碳刷的磨耗,可以长时间持续运转,不需保养维修.

3.2.低杂音.

3.3.切换电流时不会产生火花.

3.4.容易高速运转.

3.5.运转效率高.

风扇的结构:

（见图）

风扇的分类:

依尺寸分:

（a）25*25*10（20）mm

（b）..30*30*10mm

（c）..40*40*10mm

（d）50*50*10（15,20）mm

（e）60*60*20（10,15,25）mm

（f）70*70*15（25）mm

（g）80*80*10（15,20,25）mm

（h）92*92*25mm

（i）120*120*25（38）mm等

2.依电压分:

（a）05V:

4.5～5.5VDC

（b）12V:

10.2～13.8VDC

（c）24V:

20.4～27.6VDC

（d）48V:

43～52VDC等

3.依转速分:

（a）超高速（HH）

（b）高速（H）

（c）中速（M）

（d）低速（L）

（e）超低速（U）等

4.依轴承分:

a.滚珠轴承（BallBearing）

b.含油轴承（Sleeve）

c.单轴承,单滚珠（OneBall&OneSleeve）

d.铜铁合金（B.C.F）

e.陶瓷（CeraDyna）等

5.依电气特性分:

a.信号FG输出（转速侦测.有杂波时会误侦测，故要特别注意。

）

b.信号RD输出（转动侦测。

停转时用于报警（ALARM））

c.温控

d.报警装置

e.变速等

风扇的一般电气特性:

风扇的各项规格说明

a.电流:

风扇正常运转时消耗之电流称为工作电流;风扇通电死锁时消耗之电流称为死锁电流;电流之单位为”安培”，用“A”表示．

b.转速:

风扇正常运转时叶片每分钟所转圈数称为转速，用”RPM”表示．

c.电压:

风扇正常工作时所需之电压称为工作电压；风扇开始工作时所需之电压称起动电压；电压单位为”伏特”，用”V”表示．

d.电源引出线:

风扇通电所需之电源线，根据客户需求可用无端线、2P有端线、3P有端线、大4P线材;通常所讲之线长指框外引出线，在实际作业过程中总线要比框外线长．

e.风压、风量:

用来描述成品风扇送风多少的．一般风压和风量在其它条件不变的情况下是成反比的，而风压、风量的大小又是由风扇叶片本身形状及转速的大小决定的，风压的公制单位为”mm.H2O“，风量单位为”CFM”．

f.噪音值:

在背景噪音很低的房间里用噪音计所测成品风扇本身所产的声音之大小用噪音值表示，单位为”dB"．

风扇之不良及异常排除:

噪音:

风扇正常运转时除切风声以外的声音定义为噪音;噪音主要由以下几

点引起:

碰零件:

风扇之IC或电容外露，风扇运转时磁条碰到IC或电容产生噪音，此异常只要重新调整IC或电容位置即可消除．

摇晃异音:

合铜内有异物，轴心不光滑或油量不足都会产异音，此异常消除需加注润滑油或换合铜及换叶片．

叶片轴座磨合铜:

合铜深度太深或磁框深度不够都会产生轴座磨擦合铜声音，调整合铜及磁框深度都可以消除此不良．

磨华司:

合铜深度不够或磁框深度太大都会产生缺口华司与合铜磨擦声音，重新调整合铜及磁框深度也可消除此不良．

电磁声:

电容滤波不良会产生较大的电磁声，更换电容即可消除此不良现象．

死角（死点）：

扇叶运转在四极切换时停止不动或切换不良称之为死角（定点），其原因追踪由以下几方面引起:

a.IC偏斜，导致感应点偏斜从而引起死点，重新调整IC到正确位置可消除此不良;

b.硅钢片反装，导致切换时之比较动力不足，更换定子沾锡才能消除此不良;

c.IC本身感应点偏斜，从而导致感应不良，更换IC消除此不良；

d.IC不良引起感应不良，更换IC即可；

死机:

成品风扇在通电后不工作．死机主要原因有:

a.定子绕线时断线，更换定子沾锡；

b.PCB板焊点连焊或短路，补焊可消除此不良；

c.电源引出线空焊或焊反，重新焊接后即可；

d.IC不良，更换IC即可；

碰桌面:

风扇运转时，叶片超出外框．引起原因有:

PCB总成没有压到位，重新压后可消除此不良；

叶片之磁框深度不正确，也会导致碰桌面，重新调整磁框总成深度即可；

电流不良：

风扇运转时，电流值超出标准范围．原因有：

a.PCB总成焊点短路引起，可采用补焊来消除此不良；

b.叶片充磁不良，采用更换叶片总成来消除此不良

波形不良：

3PIN机种方波不良．引起原因有：

a.三极管不良引起，更换三极管；

b.IC不良引起，更换IC即可;

漏油:

润滑油甩出

a.油量太多

无防漏油装备（油封）

认识风扇激活电压：

有那些因素影响激活电压?

激活电压意即风扇最低运转工作电压，是比较风扇优劣的一项特性，通常净摩擦系数较低的风扇，以及配台较低工作电压的霍尔IC才能使风扇于较低电激活。

影响风扇激活电压的因素，有：

1.绕线设计是否恰当。

2.硅钢片磁滞损失大小。

3.霍尔lC的最低工作电压。

4.晶体管放大倍数高低。

5.橡胶磁铁的充磁强度。

6.扇叶的重量。

7.轴承的摩擦系数高低。

8.晶体管饱和电压高低。

9.是否有反向保护二极管。

额定电流:

在风扇正常运转（额定电压条件下）时最高的电流.（安培:

A）

转速:

在环境25度,湿度百分之65以下,开机运转测试的运转转速.（转/每分:

RPM）

运转方向:

风扇扇叶的运转方向（逆时针或顺时针方向）.

风流方向:

风扇运转时出风的方向.

扇叶&外框特殊设计：

　　风扇的外框设计与扇叶设计密不可分，下面就介绍几种目前较常见的特殊扇叶与外框设计：

涡轮风扇：

　　与轴流风扇并驾齐驱的另一大类空气导流设备就是Blower了，译为中文即吹风机、送风机。

日常生活中最为常见的就是那种维持大型充气玩具的，蜗牛壳一样的鼓风机。

点击上图看大图

　　吹风机的工作方式与轴流风扇有较大的不同，反而与水泵较为相似。

它的扇叶与旋转面垂直，呈环形排列，空气由轴向进入环形扇叶包围的空间，被扇叶旋转带动的离心效应横向甩出，通过直板状截面同样基于Joukowski机翼截面曲线设计的扇叶时受到推压，沿扇叶旋转方向的切线吹出，在扇叶外围形成一道旋涡状的散射气流，再受到蜗牛壳状外框的导流，从一侧的开口切向吹出。

　　吹风机的优势在于：

　　1.可根据使用需要，大范围的对叶片长度、叶片宽度、叶片数量、出风口形状等进行调整；

　　2.离心式导流，送出气流平顺、集中，湍流少，无盲区；

　　3.叶片数量多，过风面上的总投影面积甚至大于过风面积，利用离心效应，较轴流风扇可提供更大的风压；

　　CoolerMaster在传统的吹风机基础之上，根据风冷散热器的需要进行了修改——增大叶片长度，提升风量；简化导流罩，缩小体积，增大出风口面积——并推出了采用此种风扇的“龙卷风”系列散热器。

Tt也有类似产品推出。

圆形外框风扇：

　　为适应一些特殊的安装要求——如圆形风道、圆形散热片等，不易使用“方方正正”的风扇，但又需要外框的导流作用，圆形外框风扇便应需而生。

无框风扇：

　　有些情况下，外框的导流作用已经不是必须，甚至有一定的负面影响，或对安装存在阻碍，它便被“抛弃”了^_^。

　　目前较常见于一些圆形放射状散热器，尤其是风扇内置型。

典型代表为ZalmanCNPS7000A，及Intel为盒装Prescott搭配的“太阳花”。

倒悬风扇：

　　外框不仅对空气有导流作用，出风侧一些“多余”部分还会扰流，对效能产生负面影响，主轴支架就是一例。

ArcticCooling针对此种状况，推出了扇叶倒悬的FanPro系列风扇。

　　此系列风扇的电机不同于一般轴流风扇，安装于进风口一侧，主轴支架也相应的移至此侧，为送出气流扫清了道路。

虽然如此，FanPro系列风扇的叶片形状、倾角方向、弯曲方向、旋转方向仍然与传统轴流风扇相同，同样存在送风盲区，而且价格较贵。

发展趋势：

　　无刷直流风扇的各种技术都已颇为成熟，各家设计与生产者目前只能在此基础之上进行改进与改良，如果没有重大的科学发现推动，短期内风扇的工作形式与性能表现都不会出现大的变革。

　　就当前而言，各方面的研发主要集中在三个方向：

　　1.改进流体力学设计——修改、调整甚至提出新的扇叶与外框设计，进而提升风扇效能是设计者们永远的诉求，也是最根本的改进方式；

　　2.延长使用寿命——改进轴承、电机设计，采用新型材料，引入各领域的成功技术，为了进一步延长风扇的使用寿命，设计与制造者们可谓绞尽脑汁，挖空心思；

　　3.降低工作噪音——根本性的解决措施在于减少摩擦与振动，提升效能，与前两者可谓殊途同归，但由于目前“静音”越发受到重视，一些厂家开始以此为中心重新订立研发计划、分配研发力度。

　　总而言之，目前风扇使用需求、设计与制造技术的发展趋势仍然是追求“更强、更静、更长寿”。

小结：

　　看过此篇，您应该已经对目前散热器主要采用的直流无刷风扇的各项参数与相关技术有了一定了结，并对如何选择优质、合适的风扇有了独到的认识。

　　但作为风冷散热器的重要组成部分，拥有优质的风扇未必就能达到理想的散热效果，优秀的散热片设计与做工才是风冷散热器性能的根本决定因素。