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散热风扇的基本工作原理

时间:2015-10-22 22:18来源:翔跃机电 作者:admin
散热风扇英文名:Cooling fans,散热风扇的技术和性能方面已经完全达到了成熟的阶段,并不断有新技术出现。
散热风扇概念:
散热风扇,英文名:Cooling fans 。散热风扇的技术和性能方面已经完全达到了成熟的阶段,并不断有新技术出现。风扇规格尺寸从8mm到280mm,电压有5V,12V,24V,48V,110V,220V,380V,外形有方形,圆形,橄榄形等。
 
散热风扇的原理:
散热风扇的工作原理是按能量转化来实现的,即:电能→电磁能→机械能→动能。其电路原理一般分为多种形式,采用的电路不同,风扇的性能就会有差异。具有调速范围广,可控性,可靠性,质量轻,环保节能,耐受环境和经济性等方面均具有明显优势,在要求高性能的领域中逐步代替其它类型的电机,占据主导地位,主要体现在: 
1、长寿命,高可靠性; 
2、高性能,运行平稳; 
3、智能化,机电一体化,易于控制; 
4、体积小,功耗低; 
5、低噪音,无电磁干扰。
散热风扇工作原理图
 
DC散热风扇运转原理: 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。环绕着硅钢片,轴心部份缠绕两组线圈,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。当吸斥力大于虱扇的静摩擦力时,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,可依佛莱明右手定则决定。
 
AC散热风扇运转原理: AC风扇与DC风扇的区别。前者电源为交流,电源电压会正负交变,不像DC风扇电源电压固定,必须依赖电路控制,使两组线圈轮流工作才能产生不同磁场。AC风扇因电源频率固定,所以硅钢片产生的磁极变化速度,由电源频率决定,频率愈高磁场切换速度愈快,理论上转速会愈快,就像直流风扇极数愈多转速愈快的原理一样。不过,频率也不能太快,太快将造成激活困难。我们电脑散热器上应用的都是DC风扇。而一般一款好的风扇主要考察风量、转速、噪音、使用寿命长短、采用何种扇叶轴承等。
 
风量是指风冷散热器风扇每分钟排出或纳入的空气总体积,如果按立方英尺来计算,单位就是CFM;如果按立方米来算,就是CMM。散热器产品经常使用的风量单位是CFM(约为0.028立方米/分钟)。50×50x10mm CPU风扇一般会达到10 CFM,60×60x25mm风扇通常能达到20-30的CFM。在散热片材质相同的情况下,风量是衡量风冷散热器散热能力的最重要的指标。显然,风量越大的散热器其散热能力也越高。这是因为空气的热容比率是一定的,更大的风量,也就是单位时间内更多的空气能带走更多的热量。当然,同样风量的情况下散热效果和风的流动方式有关。风量和风压风量和风压是两个相对的概念。一般来说,要设计风扇的风量大,就要牺牲一些风压。如果风扇可以带动大量的空气流动,但风压小,风就吹不到散热器的底部(这就是为什么一些风扇转速很高,风量很大,但就是散热效果不好的原因)。相反的,风压大、风量就小,没有足够的冷空气与散热片进行热交换,也会造成散热效果不好。一般铝质鳍片的散热片要求风扇的风压足够大,而铜质鳍片的散热片则要求风扇的风量足够大;鳍片较密的散热片相比鳍片较疏的散热片,需要更大风压的风扇,否则空气在鳍片间流动不畅,散热效果会大打折扣。所以说不同的散热器,厂商会根据需要配合适当风量、风压的风扇,而并不是单一追求大风量或者高风压的风扇。
 
风扇转速是指风扇扇叶每分钟旋转的次数,单位是rpm。风扇转速由电机内线圈的匝数、工作电压、风扇扇叶的数量、倾角、高度、直径和轴承系统共同决定。转速和风扇质量没有必然的联系。风扇的转速可以通过内部的转速信号进行测量,也可以通过外部进行测量(外部测量是用其它仪器看风扇转的有多快,内部测量则直接可以到BIOS里看,也可以通过软件看。内部测量相对来说误差大一些)。 ? 因为随着环境温度的变化,有时需要不同转速风扇来满足需求。一些厂商特意设计出可调节风扇转速的散热器,分手动和自动两种。手动的主要是让用户可以在冬天使用低转速获得低噪音,夏天时使用高转速获得好的散热效果。自动类调温散热器一般带有一个温控感应器,能够根据当前的工作温度(如散热片的温度)自动控制风扇的转速,温度高则提高转速,温度低则降低转速,以达到一个动态的平衡,从而让风噪与散热效果保持一个最佳的结合点。 
 
风扇噪音除了散热效果之外,风扇的工作噪音也是人们普遍关注的问题。风扇噪音是风扇工作时产生杂音的大小,受多方面因素影响,单位为分贝(dB)。测量风扇的噪声时需要在噪声小于17dB的消音室中进行,距离风扇一米,并沿风扇转轴的方向对准风扇的进气口,采用A加权的方式进行测量。风扇噪声的频谱特性也很重要,因此还需要用频谱仪记录风扇的噪声频率分布情况,一般要求风扇的噪声要尽量的小,而且不能存在异音。风扇噪音与摩擦力、空气流动有关。风扇转速越高、风量越大,造成的噪音也会越大,另外风扇自身的震动也是不可忽视的因素。当然高品质的风扇的自身震动会很小,但前面两个者却是难以克服的。要解决这个问题,我们可以尝试使用尺寸较大的风扇。应在在风量相同的情况下,大风扇在较低转速时的工作噪声要小于小风扇在高转速时的工作噪声。
 
 
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