家電企業(yè)工程技術人員培訓教材散熱風扇專題.ppt

1、深圳美風機電技術有限公司,散熱風扇專題,家電制造企業(yè)工程技術人員培訓教材,散熱器的組成,散熱器主要部件及功用: 1.散熱片（HeatSink）：增加熱量揮發(fā)面積，將熱量分散，避免熱集中。 2.散熱風扇(Fan)：強制空氣產生對流，快速帶走散熱片上的熱量。 3.扣具(Clip)：將散熱片與發(fā)熱源固定在一起。 4.導熱介質(Thermal interface Material)：彌補散熱片與發(fā)熱源之間的接觸細縫，避免熱對流的集中現象，并增加導熱面積。,風扇的作用,風扇在風冷散熱器中的 職責為:憑借自身的導流 作用,令空氣以一定的速 度、一定的方式通過散熱 片,利用空氣與散熱片之 間的熱交換帶走其上

2、堆 積的熱量,從而實現“強制 對流”的散熱方式。,風扇的分類,從使用電源類型來分可分為 AC與DC兩大類。 DC有5V，12V、24V、48V比較常見;特殊的如4.5V，10V、18V等。 AC的一般為220V，110V等。,風扇的分類,從通電切換磁場的方式分：可分為有刷和無刷兩種。 有刷電機壽命短，會產生電火花。 無刷電機沒有碳刷的磨損壽命長，容易高速運轉，無火花。已逐漸取代有刷電機 。,風扇的分類,從適用范圍分: 其使用范圍非常廣泛，譬如電源風扇，機箱風扇， CPU風扇、VGA風扇、冰箱風扇、汽車風扇等等。,風扇組成,風扇的組成,分為轉子部分和定子兩部分： 轉子：包括扇葉、軸心、磁環(huán)、磁環(huán)

3、外框及油圈。 定子：包括電機、外框、軸承、扣環(huán)等。,風扇尺寸規(guī)格,尺寸規(guī)格通常用一個4位數字來描述，例如：4010、4020、5010、9025等。4位數字的前兩位代表風扇正方形底面的邊長；后兩位代表風扇的厚度，單位為毫米。,風扇的電氣結構,控制部分：由霍爾IC 、線路板等元件組成。 電機繞組部分：由矽鋼片、漆包線和上下絕緣線架組成。矽鋼片的功能是負責將磁極導出，以便于確定N、S的強弱；而繞組決定磁力線的方向性，包括N、S極和控制信號，不斷改變繞組極性，推動磁框運轉，達到做功的目的。定子繞組多為四相對稱分布，即互成90夾角。 固定磁場部分：由磁環(huán)提供固定磁場，以用于旋轉時的比較動力。,風扇的軸

4、承系統,軸承作為風扇壽命的瓶頸因素，同時也對風扇的工作噪音、制造成本有著重要的影響。 風扇的軸承系統可分為： 滾珠軸承,又分單滾珠軸承和雙滾珠軸承 含油軸承 陶瓷軸承 液壓來福軸承 ,風扇的軸承系統-含油軸承,含油軸承由銅基粉末燒結而成， 需加黃油潤滑脂減少磨擦系數。 優(yōu)點：耐外力沖擊，成本較低。 缺點：長期使用后，潤滑油會因摩擦發(fā)熱而揮發(fā)，油量逐漸減少，軸承的摩擦與振動增加。由此導致軸承噪音增大，磨損加劇，壽命縮短，通常產品壽命為800010000小時 。,風扇的軸承系統-滾珠軸承,滾珠軸承屬滾動磨擦，運用金屬珠運轉，接觸面少，磨擦系數少。壽命一般在30000小時以上。 缺點：主要是工作噪音

5、稍大，成本較高 。 滾珠軸承還要防止亂摔與 掉落，免得滾珠軸承受損， 從而產生異音。,風扇的軸承系統-陶瓷軸承,采用氧化鋯粉精密加工而成的軸芯與軸承，得益于陶瓷材料高強度、高硬度、耐高溫的特點，大幅延長軸承使用壽命。壽命達到80000小時以上。,風扇的軸承系統-液壓來福軸承,液壓來福軸承采用液壓自動循環(huán)油路系統，通過特殊油路連接軸承與儲油槽，令潤滑油形成循環(huán)回路 ，增加儲油量，避免油流失。是延長風扇壽命的經濟型解決方案。,風扇的軸承系統性能對比,風扇的組成-扇葉,葉片傾角：傾角越大，葉片上下表面間 壓力差越大，相同轉速下風壓越大。 葉片數目：風扇的葉片數目多數是7、9、 11等奇數 ，若采用偶

6、數扇葉，很容易使 系統發(fā)生共振 ，將會使葉片或軸心發(fā)生 斷裂。 葉片弧度：向著旋轉方向略有彎曲，呈一 定弧度，可保證吹出氣流集中在出風口正前方的柱 狀空間內，增加送風距離與風壓 。 主軸直徑：由于電機與軸承的存在，軸流風扇主軸所在的中心部分難免存在無氣流通過的盲區(qū)，主軸直徑便決定著此盲區(qū)的大小。 扇葉平衡：扇葉的物理質心與軸心不在同一軸上，扇葉在運轉時會造成扇葉的不平衡，即震動。,風扇的組成-扇框,扇框可以對扇葉所帶動的氣 流進行“約束”，控制其流出方 向，抑制反激與散射，令其集 中于所希望的送風方向。 采用材料與結構需具有一定的 強度，可以在一定程度內承受物 理沖擊，保護扇葉、電機等較脆 弱

7、的組件。,風扇性能-功率,功率即風扇單位時間內所消耗的能量（電能），單位為W-瓦 。 額定工作電壓與最大電流，將兩個數值相乘即可得到風扇額定電壓下的最大功率。 功率低，風扇電機發(fā)熱量減少，可增加風扇的壽命。,風扇性能-啟動電壓,啟動電壓是指當突然通電后，能夠使風扇啟動的最小電壓。 因板卡提供的電壓可能會不穩(wěn)定，啟動電壓越低，可確保在電壓不穩(wěn)時，能低壓激活啟動風扇。 常規(guī)風扇的啟動電壓都在7V以下。,風扇性能-轉速,轉速即風扇扇葉在單位時間內旋轉的周數，單位一般為rpm，即轉/分鐘。 轉速可以影響到風速、風量、風壓、噪音、功率，甚至使用壽命。轉速越高，風扇性能越強，即風速越快，風量越大，風壓越大

8、；同時，轉速高，摩擦、振動就多、噪音就大，軸承等損耗設備的壽命就短。,風扇性能-風量,風量即單位時間內通過風扇出風口（或進風口）截面的空氣體積，單位一般為cfm，即立方英尺每分，或cmm，即立方米每分 風量平均風速 x 過風面積?？梢姡L扇風量的大小基本取決于風速的高低與過風面積的大小。過風面積相同，風速越高，風量越大；風速相同，過風面積越大，風量越大。,風扇性能-風壓,風壓即風扇能夠令出風口與入風口間產生的壓強差，單位一般為mm water column，即毫米水柱（類似于衡量大氣壓的毫米汞柱，但由于壓強差較小，一般以水柱為單位）。 風壓主要取決于扇葉的形狀、面積、高度以及轉速，前三者的影響

9、較為復雜，于轉速的關系則簡單直接轉速越快，風壓越大。,風扇性能-風壓與風量的關系,風扇產品所說明的風量與風壓均為理想狀態(tài)下的最大值，即風扇入風口與出風口之間無壓強差狀態(tài)下的風量（最大風量），以及風扇向密閉氣室內吹風，直至風量為零狀態(tài)下氣室與外界氣壓的差值（最大靜壓）。它們并非兩個孤立的性能指標，而是互相制約著，之間的關系就是流體力學中流速與壓強間的關系風量隨著壓強差的增大而減小，風量、風壓的測量需要借助風洞儀進行.,風扇性能-噪音,風冷散熱器的工作噪音主要有三個來源：軸承的摩擦與振動、扇葉的振動、風噪。 通常一般嘈雜大街為90分貝，普通會話為60分貝，深夜、圖書館為30分貝，噪音控制好的風扇應

10、在分貝以內為宜，越低越好。 噪音值的單位為dB（A），它通?？捎迷胍粲嫓y量得到。,風扇性能-噪音,1.軸承的摩擦與振動：不但產生噪音，而且影響性能，縮短器件壽命。 2.風噪：流動的空氣之間互相沖擾，與周圍物體發(fā)生摩擦，葉片對氣流的分離作用，周期性送風的脈動力等，都會產生噪音?？諝饬魉僭娇?，湍流越多，往往風噪也越大，而且會隨著風速的提高呈加速度增大 。,風扇性能-噪音測試,風扇性能-振動,一般采用塑料制作的風扇扇葉具有一定的韌性，可以承受一定程度的物理形變，同樣也會在推動空氣過程中因受力發(fā)生振動，但幅度一般較小。 另一種較為嚴重的振動則是由于扇葉質量分布不均，質心與旋轉軸心存在偏心距所致。當扇葉

11、面積（質量）或偏心距較大的情況下，會帶動風扇整體發(fā)生振動。 對超出平衡等級的扇葉，可通過扇葉平衡校正儀來校正。,扇葉平衡校正儀,風扇性能-異音,噪音聽起來只有單純的風聲，噪音是一種聲波，具有聲波的一切特性而異音則不同，風扇運轉時，除風聲以外，還有其它聲音發(fā)出（有兩種以上的聲音發(fā)出），風扇運轉時，可能因軸承內有異物或變形，以及組裝不當而出現碰撞，或電機繞組纏繞不均，造成松脫，都可能造成異音。則可判定風扇有異音。 異音檢測普遍用耳聽的方法，主觀因素較大，不容易識別，也易引起爭議,通常以建立限度樣品為標準，檢驗人員需經過培訓后才可以上崗作業(yè)。,風扇性能-FG信號,風扇除正負兩條電源線以外,還有第三條

12、導線,輸出FG信號。 FG信號的作用是供主板計算風扇 的轉速,還有當風扇出現異常停止轉動時,信號線輸出高壓信號反饋給主板報警。 3Pin風扇無方波或波形有長短波，突波，都可能導致主板無法測速或出現測速誤差。,風扇性能-PWM信號,Intel為新型LGA775CPU設計了智能CPU風扇控制功能。 該功能必須配合4Pin風扇來實現，其中一條就是PWM信號線。 該功能可以自動調節(jié)CPU風扇的轉速，當CPU工作溫度較低時，風扇運行在低轉速狀態(tài)下；當CPU工作溫度較高時，CPU 風扇則運行在高轉速狀態(tài)下。,風扇的應用,應用于notebook cooler:2010、2507、2510、3007、3010

13、、4007、4010等。 應用于GPUVGA cooler：4007、4010、5010等。 應用于CPU cooler：5010、5015、6010、6015、6025、7015、7025、8025、9025等。 應用于power cooler：8025、9025、12025等。 應用于HDD cooler：5010、6010、7015等。 應用于system cooler：8025、9025、12025等。,風扇使用注意事項,取用風扇，拿取外框兩側，不可拉扯導線。,風扇使用注意事項,取用風扇，不可碰觸或擠壓扇葉與外框。,風扇使用注意事項,風扇嚴禁掉落地面，或敲擊外框任何面。,風扇使用注意事

14、項,風扇電源需依照規(guī)格電壓安裝使用,風扇料號編碼原則,RA-D-4010-D-M-3 -01 1 2 3 4 5 6 7 1：RA表示風扇成品代碼 2：表示風扇功能 D：普通風扇(General) B：鼓風機風扇(Blower) T：溫控風扇 (Temperature) L： LED風扇 (LED) A：自動啟動風扇 (Atuo Start) R：溫控風扇+自動啟動風扇(Temperature and Atuo Start) P：帶PWM功能+自動啟動風扇 (PWM and Atuo Start) O：其它類型風扇 (Other),風扇料號編碼原則,RA-D-4010-D-M-3 -01 1 2 3 4 5 6 7 3：表示風扇外形尺寸規(guī)格（最大尺寸） 3010：30*30*10 4010：40*40*10 4020：40*40*20 5010：50*50*10 6010：60*60*10 7015：70*70*15 4：表示軸承類型 S：代表Sleeve Bearing,即含油軸承 E：代表Long Life Bearing 即來福軸承 B：代表1B /1S Bearing,即單滾珠軸承 C：代表Two Ball Bearing,即雙滾珠軸承 D：代表 Ceramic Bearing,即陶瓷軸承,風扇料號編碼原