散热风扇---技术文档.docx

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1、散热风扇目录：风扇散热使命3风扇根底知识3风扇结构介绍3风扇组成4风扇转子4扇叶4铁壳6磁带6轴心6定子组合6风扇的轴承系统7散热风扇的分类及特点8轴流风扇8滚珠轴承91、单滚珠轴承9-2、双滚珠轴承9含油轴承10液压来福轴承11磁悬浮轴承11离心风扇12混流风扇12贯流式风扇12风扇尺寸风格13风扇电气参数13风扇根本原理14DC风扇原理14AC风扇原理15散热风扇性能15功率16启动电压16风量16风压17转速19噪音20风扇噪音来源20如何达成低噪音21风扇FG信号21风扇PWM信号2223寿命风扇应用及选型24如何选择正确的风扇或鼓风扇24系统设计的重点（吹气式和抽气式）-31干扰问题

2、31降低系统噪音的原那么32风扇比拟应用32不同尺寸的风扇特性去向比拟33风扇串并联应用33风扇尺寸规格选择考前须知34风扇的应用34风扇常见失效34风扇使用考前须知35风扇料号编码原那么36风扇散热使命随着科技的不断进步，电子产品的功能愈强，个人电脑、视频监控、路由器、交换器等电子设备的普及，设备的功能的不断强大、电子元件的集成度愈发强大，电子元件所产生的热量和噪音，却让我们感到厌烦，因此电子元件的散热变的愈加重要。风扇是利用强制热对流的方式散热，他凭借自身的导流作用,令空气以一定的速度、一定的方式通过散热片,利用空气与散热片之间的热交换带走其上堆积的热量,从而实现“强制对流”的散热方式。风

3、扇根底知识风扇按照供电电压类型可分为直流无刷风扇和交流风扇两类，按照入风面和出风面方向上的差异,可以分为轴流风扇和离心风扇，按照轴承不同，也可分为滚珠轴承风扇和含油轴承风扇。直流无刷风扇工作原理：风扇转子上存在磁性橡胶磁铁，电路板上霍尔元件会感应其磁场，以此决定电路对矽钢片上绕线线圈的通断电，两个磁场间产生的吸斥力推动风扇转动，霍尔同步感应橡胶磁铁磁极后再切换通电线圈，从而使风扇可以持续运转。交流风扇运转原理：交流风扇线圈通电方向本身就在不停切换，所以不需要霍尔感应即可产生吸斥力，推动风扇运转。风扇广泛应用在家电、IT、通讯、制冷、暖机、工业、办公等多个领域中，只要是需要增强或加快空气流通的环

4、境都可能选用风扇来完成。目前在风扇业界较有名的厂商有EBMPaPst、施乐百、台达、NMBNidec、SanyoDenkiRosenbergxComairrotronAVCADDA等。风扇结构介绍风扇组成风扇由转子组合(rotorassembly)、定子组合(StatoraSSembly)、轴承系统(bearingsystem)、弹簧(SPring)、固定环(ring)以及其他一些辅助材料组成。风扇组成ImPeIierM 叶axial 碗/case 破 Myff1 .rotr HjF (k. knp* iiuxjiten4.motor assemblyIincL SI SIeH COVN AP

5、Bmagnet (2 IfSPnnfl 刖f MHing 斛 top coverSI stefin bottom cover 下餐2.sttor 定子 Ond 8MilW.SI 3eH cvM. PWB Afaslnw IPWB assembly 电览版frame IHtttaflWLfastnr IU中(0 ring or C ring)1. 风扇转子转子组合主要包括有扇叶(impeller)铁壳(case)、磁带(magnet)、轴心(shaft)组成。2. 扇叶轴流风扇扇叶一般为翼型(airfoil)叶，离心风扇情况有弧形叶、直板叶、翼型叶，按照扇叶角度又可分为前擎叶和后擎叶。这里介绍几

6、种扇叶参数对风扇性能的影响：令 叶片倾角：倾角越大，叶片上下外表间压力差越大，相同转速下风压越大。但上外表压力过大, 可能产生回流现象，反而降低风扇性能。因此，叶片倾角也应在一定限度内提升。令叶片曲率：在一定范围内，叶片曲率越大，相同转速下，气体动能也就越大，即风量与风压越大；同时，叶片所受的阻力也越大，要求电机的扭力更大。左边猫头鹰NF-P12叶片曲率较小，右边安耐美火蝠叶片曲率较大。令叶片数目：各种规格风扇叶片的截面曲线、倾角等根本相假设，每片叶片宽度往往取决于扇叶的高度。为了保证叶片间距不致过大，影响风压，径高比拟小（即相对较薄）的风扇多采用增加叶片数目的方法弥补。不管叶片数目是多是少，

7、轴流风扇的叶片数目却往往是3、7、11等奇数，这是由于假设采用偶数片形状对称的扇叶，又没有调整好平衡，很容易使系统发生共振,倘叶片材质又无法抵抗振动产生的疲劳，将会使叶片或心轴发生断裂，因此多设计为关于轴心不对称的奇数片扇叶设计。这一原那么普遍应用于包括局部直升机螺旋桨在内的各种扇叶设计中O%9左图的猫头鹰NF-S12扇叶为1片，右侧NF-Pl2扇叶为9片。令叶片光滑度：这是一项非设计因素影响的指标，根本上取决于生产者的模具成形与后期处理工艺。在设计曲线之外，叶片上的不平整会在旋转中产生紊流，增加摩擦，降低风扇效率，折损风扇性能，增大工作噪音。从叶片光滑度来讲，左图酷冷至尊的UV扇是光滑扇叶的

8、代表，右侧的NF-SI2B外表有些许颗粒感。令叶片弧度：扇叶除了在截面上具有一定曲率外，在俯视平面内也并非沿着径向笔直延伸，而是向着旋转方向略有弯曲，呈一定弧度。如果叶片沿径向笔直延伸，风扇旋转所带动的气流在出风口一侧将呈散射状，送风距离短，且“力量”不集中；如现行产品版向着旋转方向略有弯曲，呈一定弧度，那么可保证吹出气流集中在出风口正前方的柱状空间内，增加送风距高与风压。左边EVERFLoW的风扇弧度较右边台达风扇弧度更大。令主轴直径：由于电机与轴承的存在，轴流风扇主轴所在的中心局部难免存在无气流通过的盲区，主轴直径便决定着此盲区的大小。主轴直径的大小那么主要取决于风扇电机的功率大功率的电机

9、需要更大的定子绕组线圈，必然占用更多的空间，在无法纵向扩展（增加高度）的情况下，便只好横向扩展（增大面积）。NMB-B19额定功耗为2.64W,猫头鹰NF-PI2额定功耗1.08W。因此B19的电机直径大于Pl2。扇叶平衡：扇叶的物理质心与轴心不在同一轴上，扇叶在运转时会造成扇叶的不平衡，即震动。3 .铁壳风扇铁壳一般是转子磁场的载体，在直流风扇上使用的多为SECC冲压，在交流风扇上铁壳兼作驱动磁极使用，所以多为的多为磁性材料35H440。4 .磁带直流风扇使用的磁带多为BQC14（TDK型号），交流风扇使用铁芯磁极，多使用矽钢片叠片，不使用橡胶磁带。5 .轴心轴心一般选用SUS不锈钢材料车削

10、加工，直流无刷风扇一般选用材质SUS420。6 .定子组合定子即风扇上不转动的局部。对直流无刷风扇而言，它包括有矽钢片、漆包线、电路板、固定框等;对交流风扇而言，它包括有矽钢片、绕线、固定框。一般直接将绕线线圈叫做定子。1）矽钢片矽钢片一般是含硅量在0.84.8%的硅钢，低硅片含硅以下，它具有一定机械强度，主要用于制造电机，俗称电机硅钢片；高硅片含硅量为%,它具有磁性好，但较脆，主要用于制造变压器铁芯，俗称变压器硅钢片。风扇常用材质为35H440（日本牌号），冲压单片后采用叠片堆砌的方式，层与层之间绝缘。2）漆包线漆包线一般为铜线外部包一层绝缘膜，绝缘膜不同其耐温也不一样，多数风扇制造厂商选用

11、（聚胺基甲酸脂漆包线（型号为UEW）,它以POlyeSteZhane树脂为主体的油脂为绝缘皮膜烤漆於导体而成;其的最大特性为可直接焊锡且耐热等级为130C（B级），如果耐温达不到要求，那么可能选用聚脂漆包线（型号为PEW）,它以POlyeSter树脂为主体油脂为绝缘皮膜烤漆於导体而成;其的耐热等级为155C（F级）。3）电路板一般交流风扇没有电路板，直流无刷风扇用电路板控制风扇磁极切换，以到达驱动的目的。风扇电路板裸板材质为FR-4,一般厚度分为、，又可分为单层板、双层板、四层板。4）固定框风扇的扇框一般起固定作用，因为定子固定在上面，同时固定风扇也是利用扇框上的安装孔。风扇扇框另外一个作用就

12、是导流，局部风扇设计时设计了导流叶，那么导流后静压就更好，从而提高风扇的使用特性。风扇的轴承系统轴承是风扇寿命关键器件，其类型包括有滚珠和含油两种。轴承作为风扇寿命的瓶颈因素，同时也对风扇的工作噪音、制造本钱有着重要的影响。使用含油轴承，风扇的噪音和本钱都相对较低，但是对应扇叶朝下、高温环境或大尺寸风扇（轴流风扇12Cm以上，离心风扇7cm以上）的应用，可靠性较低，此时选用滚珠轴承会较好。以下图是各类轴承对应的寿命、工艺、噪音、价格关系，实际的寿命数值不一定准确，使用含油轴承的优势在于噪音小、本钱低，在耐温和安装方向上可能不及滚珠轴承设计的自由度大，因为在高温或者倒立使用的情况下，含油轴承的使

13、用寿命可能会比拟低。（以下图只做参考）技术名孙结构特点工艺要求阶格曲旨寿命（华佳，4例）精殊需求适应能力静音塞力长寿含油轴承利用询漕油堵充、陶滑低任低50008000XX双潦珠轴承以汉动阜擦首代滑动摩棒锚氏高高50000100000坦深珠轴承双滚珠轴承的折衷产物较高-殷一般40000ULtX演压轴承喈加储,由槽与自动回油设计较高较高低50000以上来福轴承电加逆向蟠质型导油槽校任校任Ift4000。以上Hypro轴承格加储油槽.强化轴承材料较高校伍低50000U设悬浮轴承利用成悬浮原理现少摩摩，配合其它铺承使用高很高很低50000以上纳米陶宏轴承轴承材料与润滑剂采用纳米技术较低较高底80001

14、0。（1007散热风扇的分类及特点通常，根据散热风扇的进出气流流向，可将其分为以下几类：一、轴流风扇n流风扇的叶片推动空气以与轴相同的方向流动（如上图）。轴流风扇的叶片推动空气以与轴相同的方向流动。轴轴流风扇的叶轮和螺旋桨有点类似，它在工作时，绝大局部气流的流向与轴平行，换句话说就是沿轴线方向。轴流风扇当入口气流是O静压的自由空气时，其功耗最低，当运转时会随着气流反压力的上升功耗也会增加。轴流风扇通常装在电气设备的机柜上，有时也整合在电机上，由于轴流风扇结构紧凑，可以节省很多空间，同时安装方便，因此得到广泛的应用。其特点：较高的流率，中等风压以下介绍几种常见轴承风扇的轴承系统一般建议最好选川滚珠轴承，因为扇热风扇的寿命通常取决于其轴承的可靠性，滚珠轴承系统已被证实具有高效率与低生热的特点。滚珠轴承属滚动摩擦，由金属珠滚动，接触面小，摩擦系数小；而含油轴承为滑动摩擦，接触面大，长期使用后，油会挥发，轴承容易磨损，摩擦系数大，后期噪较大，寿命短。品质好的风扇除了通风量大、风压高以外，可靠性也是非常重要的，风扇使用的轴承形式在此显得非常重要。高速风扇一律使用滚珠轴承(BaHbearing)而低速风扇那么使用本钱低廉的含油轴承(SIeeVebeariilg)O含油轴承风扇只