散熱風(fēng)扇

1散熱風(fēng)扇的分類

　　軸流風(fēng)扇

　　軸流風(fēng)扇的葉片推動空氣以與軸相同的方向流動。軸流風(fēng)扇的葉輪和螺旋槳有點類似，它在工作時，絕大部分氣流的流向與軸平行，換句話說就是沿軸線方向。軸流風(fēng)扇當(dāng)入口氣流是0靜壓的自由空氣時，其功耗最低，當(dāng)運轉(zhuǎn)時會隨著氣流反壓力的上升功耗也會增加。軸流風(fēng)扇通常裝在電氣設(shè)備的機柜上，有時也整合在電機上，由于軸流風(fēng)扇結(jié)構(gòu)緊湊，可以節(jié)省很多空間，同時安裝方便，因此得到廣泛的應(yīng)用。

　　其特點：較高的流率，中等風(fēng)壓

　　離心風(fēng)扇

　　離心風(fēng)扇工作時，葉片推動空氣以與軸相垂直的方向(即徑向)流動，進(jìn)氣是沿軸線方向，而出氣卻垂直于軸線方向。大多數(shù)情況下，使用軸流風(fēng)扇就可以達(dá)到冷卻效果，然而，有時候如果需要氣流旋轉(zhuǎn)90度排出或者需要較大的風(fēng)壓時，就必須選用離心風(fēng)扇。風(fēng)機嚴(yán)格而言，也屬于離心風(fēng)扇。

　　其特點：有限流率，高風(fēng)壓

　　混流風(fēng)扇

　　混流風(fēng)扇又稱對角線流向風(fēng)扇，初一看，混流風(fēng)扇和軸流風(fēng)扇沒什么不同，其實，混流風(fēng)扇的進(jìn)氣是沿軸線的，然而出氣卻是沿軸線和垂軸線的對角線方向。這種風(fēng)扇由于葉片和外罩稱圓錐形，因此致使風(fēng)壓較高，在相同尺寸和其他可比性能下，與軸流風(fēng)扇相比，離心風(fēng)扇的噪聲更低。

　　其特點：高流率和相對較高的風(fēng)壓

　　貫流式風(fēng)機

　　貫流式風(fēng)流能產(chǎn)生大面積的風(fēng)流，通常用于冷卻設(shè)備的大表面。這種風(fēng)扇的進(jìn)氣和出氣均垂直于軸線(如右圖)。貫流風(fēng)機是使用一個比較長的圓桶狀扇葉輪進(jìn)行工作，這個圓桶狀扇葉的口徑都比較大，因為口徑大，才能在保證整體空氣循環(huán)量的基礎(chǔ)上使用比較低的轉(zhuǎn)速，從而，降低由于高速運轉(zhuǎn)帶來的噪音。

　　其特點：低流率，低風(fēng)壓

2散熱風(fēng)扇的技術(shù)指標(biāo)

　　風(fēng)量

　　風(fēng)量是指散熱風(fēng)扇每分鐘排出或納入的空氣總體積，如果按立方英尺來計算，風(fēng)量單位就是CFM;如果按立方米來算，就是CMM。散熱風(fēng)扇經(jīng)常使用的風(fēng)量單位是CFM(約為0.028立方米/分鐘)。

　　風(fēng)量是衡量散熱風(fēng)扇散熱能力的最重要的指標(biāo)。顯然，風(fēng)量越大的散熱風(fēng)扇其散熱能力也越高。這是因為空氣的熱容比率是一定的，更大的風(fēng)量，也就是單位時間內(nèi)更多的空氣能帶走更多的熱量。當(dāng)然，同樣風(fēng)量的情況下散熱效果和風(fēng)的流動方式有關(guān)。

　　風(fēng)壓

　　風(fēng)壓和風(fēng)量是兩個相對的概念。一般來說，在廠商節(jié)約成本的考量下，要設(shè)計風(fēng)扇的風(fēng)量大，就要犧牲一些風(fēng)壓。如果風(fēng)扇可以帶動大量的空氣流動，但風(fēng)壓小，風(fēng)就吹不到散熱器的底部(這就是為什么一些風(fēng)扇轉(zhuǎn)速很高，風(fēng)量很大，但就是散熱效果不好的原因)，相反地，風(fēng)壓大則往往意味著風(fēng)量就小，沒有足夠的冷空氣與散熱片進(jìn)行熱交換，也會造成散熱效果不好。

　　風(fēng)扇轉(zhuǎn)速

　　風(fēng)扇轉(zhuǎn)速是指風(fēng)扇扇葉每分鐘旋轉(zhuǎn)的次數(shù)，單位是rpm。風(fēng)扇轉(zhuǎn)速由電機內(nèi)線圈的匝數(shù)、工作電壓、風(fēng)扇扇葉的數(shù)量、傾角、高度、直徑和軸承系統(tǒng)共同決定。轉(zhuǎn)速和風(fēng)扇質(zhì)量沒有必然的聯(lián)系。風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速可以通過內(nèi)部的轉(zhuǎn)速信號進(jìn)行測量，也可以通過外部進(jìn)行測量。

　　隨著應(yīng)用情況與環(huán)境溫度的變化，有時需要不同轉(zhuǎn)速風(fēng)扇來滿足需求。一些廠商特意設(shè)計出可調(diào)節(jié)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的散熱風(fēng)扇，分手動和自動兩種。手動的主要是讓用戶可以在冬天使用低轉(zhuǎn)速獲得低噪音，夏天時使用高轉(zhuǎn)速獲得好的散熱效果。自動類調(diào)溫散熱器一般帶有一個溫控感應(yīng)器，能夠根據(jù)當(dāng)前的工作溫度自動控制風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，溫度高則提高轉(zhuǎn)速，溫度低則降低轉(zhuǎn)速，以達(dá)到一個動態(tài)的平衡，從而讓風(fēng)噪與散熱效果保持一個最佳的結(jié)合點。

　　風(fēng)扇噪音

　　除了散熱效果之外，風(fēng)扇的工作噪音也是人們普遍關(guān)注的問題。風(fēng)扇噪音是風(fēng)扇工作時產(chǎn)生雜音的大小，受多方面因素影響，單位為分貝(dB)。測量風(fēng)扇的噪聲時需要在噪聲小于17dB的消音室中進(jìn)行，距離風(fēng)扇一米，并沿風(fēng)扇轉(zhuǎn)軸的方向?qū)?zhǔn)風(fēng)扇的進(jìn)氣口，采用A加權(quán)的方式進(jìn)行測量。風(fēng)扇噪聲的頻譜特性也很重要，因此還需要用頻譜儀記錄風(fēng)扇的噪聲頻率分布情況，一般要求風(fēng)扇的噪聲要盡量的小，而且不能存在異音。

　　風(fēng)扇噪音與摩擦力、空氣流動有關(guān)。風(fēng)扇轉(zhuǎn)速越高、風(fēng)量越大，造成的噪音也會越大，另外風(fēng)扇自身的震動也是不可忽視的因素。當(dāng)然高品質(zhì)的風(fēng)扇的自身震動會很小，但前面兩個者卻是難以克服的。要解決這個問題，我們可以嘗試使用尺寸較大的風(fēng)扇。應(yīng)在在風(fēng)量相同的情況下，大風(fēng)扇在較低轉(zhuǎn)速時的工作噪聲要小于小風(fēng)扇在高轉(zhuǎn)速時的工作噪聲。另外一個我們?nèi)菀缀雎缘囊蛩厥秋L(fēng)扇的軸承。由于風(fēng)扇高速轉(zhuǎn)動時轉(zhuǎn)軸和軸承之間要摩擦碰撞，所以也是風(fēng)扇噪聲的一個主要來源。

3散熱風(fēng)扇的軸承結(jié)構(gòu)

　　簡介

　　散熱風(fēng)扇的常見軸承有：滾珠軸承，含油軸承，磁懸浮軸承。

　　滾珠軸承

　　滾珠軸承(Ball Bearing)改變了軸承的摩擦方式，采用滾動摩擦，兩個鐵環(huán)中間有一些鋼球或者鋼柱，并輔以一些油脂潤滑。這一方式更為有效的降低了軸承面之間的摩擦現(xiàn)象，有效提升了風(fēng)扇軸承的使用壽命，也因此將散熱器的發(fā)熱量減小，使用壽命延長。所帶來的缺點就是工藝更為復(fù)雜，導(dǎo)致成本提升，同時也帶來更高的工作噪音。

　　含油軸承

　　含油軸承(Sleeve Bearing))是使用滑動摩擦的套筒軸承，使用潤滑油作為潤滑劑和減阻劑?？梢哉f是現(xiàn)在市場上最常見的一種軸承技術(shù)，由于成本低廉，制造簡單，不少產(chǎn)品包括知名品牌都還在繼續(xù)使用中。其優(yōu)點是初期使用時安靜，噪音低，價格便宜。

　　磁懸浮軸承

　　磁懸浮軸承(Magnetic Bearing)的馬達(dá)采用磁懸浮(Magnetic System，MS)設(shè)計，是利用磁力作用將轉(zhuǎn)子懸浮于空中，使轉(zhuǎn)子與定子之間沒有機械接觸。其原理是磁感應(yīng)線與磁浮線成垂直，軸芯與磁浮線是平行的，所以轉(zhuǎn)子的重量就固定在運轉(zhuǎn)的軌道上，利用幾乎是無負(fù)載的軸芯往反磁浮線方向頂撐，形成整個轉(zhuǎn)子懸空，在固定運轉(zhuǎn)軌道上。與傳統(tǒng)的滾珠軸承、含油軸承相比，磁軸承不存在機械接觸，轉(zhuǎn)子可以運行到很高的轉(zhuǎn)速，具有機械磨損小、能耗低、噪聲小、壽命長、無需潤滑、無油污染等優(yōu)點，特別適用于高速、真空、超凈等特殊環(huán)境中。磁懸浮事實上只是一種輔助功能，并非是獨立的軸承形式，具體應(yīng)用還得配合其它的軸承形式，例如磁懸浮+滾珠軸承、磁懸浮+含油軸承、磁懸浮+汽化軸承等等。