一、散熱風扇的分類
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
風扇的工作原理是按能量轉(zhuǎn)化來實現(xiàn)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。
1、 轉(zhuǎn)速:轉(zhuǎn)速指風扇旋轉(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、風量相應增大。
轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)速風扇。一般轉(zhuǎn)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。
2、 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(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)移時能夠帶周能帶走更多的熱量,扇熱效果越明顯。
3、 風壓:為進行正常通風,需要克服風扇通風行程內(nèi)的阻力,風扇必須產(chǎn)生克服送風阻力的壓力,測量到的風壓的變化值稱為靜壓,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(zhuǎn)化為壓力形式稱為動壓。為實現(xiàn)送風的目的,需要有靜壓和動壓。全壓為靜壓與動壓的代數(shù)和,全壓是指由風扇所給定的全壓增加量,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散熱片得到的送風量,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散熱鰭片或元件的阻擾,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。
散熱風扇的其他主要性能參數(shù):
風扇的軸承系統(tǒng)一般建議最好選用滾珠軸承,因為散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(shù)?。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(shù)大,后期噪音較大,壽命短。
品質(zhì)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“1Ball+1Sleeve”,依然帶有含油軸承的部分。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(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油調(diào)制而成。隨著長時間的運轉(zhuǎn),軸承內(nèi)的機油會揮發(fā)而變干,摩擦系數(shù)增大,風扇運轉(zhuǎn)受影響,可能出現(xiàn)異音,轉(zhuǎn)數(shù)偏慢甚至不轉(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,因而運轉(zhuǎn)穩(wěn)定性強,壽命相對要長的多。