家電企業(yè)工程技術(shù)人員培訓(xùn)教材散熱風(fēng)扇專題.ppt

1、深圳美風(fēng)機(jī)電技術(shù)有限公司,散熱風(fēng)扇專題,家電制造企業(yè)工程技術(shù)人員培訓(xùn)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(fēng)扇(Fan)：強(qiáng)制空氣產(chǎn)生對(duì)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(dǎo)熱介質(zhì)(Thermal interface Material)：彌補(bǔ)散熱片與發(fā)熱源之間的接觸細(xì)縫，避免熱對(duì)流的集中現(xiàn)象，并增加導(dǎo)熱面積。,風(fēng)扇的作用,風(fēng)扇在風(fēng)冷散熱器中的 職責(zé)為:憑借自身的導(dǎo)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(shí)現(xiàn)“強(qiáng)制 對(duì)流”的散熱方式。,風(fēng)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(fēng)扇的分類,從通電切換磁場(chǎng)的方式分：可分為有刷和無刷兩種。 有刷電機(jī)壽命短，會(huì)產(chǎn)生電火花。 無刷電機(jī)沒有碳刷的磨損壽命長(zhǎng)，容易高速運(yùn)轉(zhuǎn)，無火花。已逐漸取代有刷電機(jī) 。,風(fēng)扇的分類,從適用范圍分: 其使用范圍非常廣泛，譬如電源風(fēng)扇，機(jī)箱風(fēng)扇， CPU風(fēng)扇、VGA風(fēng)扇、冰箱風(fēng)扇、汽車風(fēng)扇等等。,風(fēng)扇組成,風(fēng)扇的組成,分為轉(zhuǎn)子部分和定子兩部分： 轉(zhuǎn)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(jī)、外框、軸承、扣環(huán)等。,風(fēng)扇尺寸規(guī)格,尺寸規(guī)格通常用一個(gè)4位數(shù)字來描述，例如：4010、4020、5010、9025等。4位數(shù)字的前兩位代表風(fēng)扇正方形底面的邊長(zhǎng)；后兩位代表風(fēng)扇的厚度，單位為毫米。,風(fēng)扇的電氣結(jié)構(gòu),控制部分：由霍爾IC 、線路板等元件組成。 電機(jī)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(fù)責(zé)將磁極導(dǎo)出，以便于確定N、S的強(qiáng)弱；而繞組決定磁力線的方向性，包括N、S極和控制信號(hào)，不斷改變繞組極性，推動(dòng)磁框運(yùn)轉(zhuǎn)，達(dá)到做功的目的。定子繞組多為四相對(duì)稱分布，即互成90夾角。 固定磁場(chǎng)部分：由磁環(huán)提供固定磁場(chǎng)，以用于旋轉(zhuǎn)時(shí)的比較動(dòng)力。,風(fēng)扇的軸

4、承系統(tǒng),軸承作為風(fēng)扇壽命的瓶頸因素，同時(shí)也對(duì)風(fēng)扇的工作噪音、制造成本有著重要的影響。 風(fēng)扇的軸承系統(tǒng)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(fēng)扇的軸承系統(tǒng)-含油軸承,含油軸承由銅基粉末燒結(jié)而成， 需加黃油潤(rùn)滑脂減少磨擦系數(shù)。 優(yōu)點(diǎn)：耐外力沖擊，成本較低。 缺點(diǎn)：長(zhǎng)期使用后，潤(rùn)滑油會(huì)因摩擦發(fā)熱而揮發(fā)，油量逐漸減少，軸承的摩擦與振動(dòng)增加。由此導(dǎo)致軸承噪音增大，磨損加劇，壽命縮短，通常產(chǎn)品壽命為800010000小時(shí) 。,風(fēng)扇的軸承系統(tǒng)-滾珠軸承,滾珠軸承屬滾動(dòng)磨擦，運(yùn)用金屬珠運(yùn)轉(zhuǎn)，接觸面少，磨擦系數(shù)少。壽命一般在30000小時(shí)以上。 缺點(diǎn)：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(chǎn)生異音。,風(fēng)扇的軸承系統(tǒng)-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(qiáng)度、高硬度、耐高溫的特點(diǎn)，大幅延長(zhǎng)軸承使用壽命。壽命達(dá)到80000小時(shí)以上。,風(fēng)扇的軸承系統(tǒng)-液壓來福軸承,液壓來福軸承采用液壓自動(dòng)循環(huán)油路系統(tǒng)，通過特殊油路連接軸承與儲(chǔ)油槽，令潤(rùn)滑油形成循環(huán)回路 ，增加儲(chǔ)油量，避免油流失。是延長(zhǎng)風(fēng)扇壽命的經(jīng)濟(jì)型解決方案。,風(fēng)扇的軸承系統(tǒng)性能對(duì)比,風(fēng)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(zhuǎn)速下風(fēng)壓越大。 葉片數(shù)目：風(fēng)扇的葉片數(shù)目多數(shù)是7、9、 11等奇數(shù) ，若采用偶

6、數(shù)扇葉，很容易使 系統(tǒng)發(fā)生共振 ，將會(huì)使葉片或軸心發(fā)生 斷裂。 葉片弧度：向著旋轉(zhuǎn)方向略有彎曲，呈一 定弧度，可保證吹出氣流集中在出風(fēng)口正前方的柱 狀空間內(nèi)，增加送風(fēng)距離與風(fēng)壓 。 主軸直徑：由于電機(jī)與軸承的存在，軸流風(fēng)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(zhì)心與軸心不在同一軸上，扇葉在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)造成扇葉的不平衡，即震動(dòng)。,風(fēng)扇的組成-扇框,扇框可以對(duì)扇葉所帶動(dòng)的氣 流進(jìn)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(fēng)方向。 采用材料與結(jié)構(gòu)需具有一定的 強(qiáng)度，可以在一定程度內(nèi)承受物 理沖擊，保護(hù)扇葉、電機(jī)等較脆 弱

7、的組件。,風(fēng)扇性能-功率,功率即風(fēng)扇單位時(shí)間內(nèi)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(gè)數(shù)值相乘即可得到風(fēng)扇額定電壓下的最大功率。 功率低，風(fēng)扇電機(jī)發(fā)熱量減少，可增加風(fēng)扇的壽命。,風(fēng)扇性能-啟動(dòng)電壓,啟動(dòng)電壓是指當(dāng)突然通電后，能夠使風(fēng)扇啟動(dòng)的最小電壓。 因板卡提供的電壓可能會(huì)不穩(wěn)定，啟動(dòng)電壓越低，可確保在電壓不穩(wěn)時(shí)，能低壓激活啟動(dòng)風(fēng)扇。 常規(guī)風(fēng)扇的啟動(dòng)電壓都在7V以下。,風(fēng)扇性能-轉(zhuǎn)速,轉(zhuǎn)速即風(fēng)扇扇葉在單位時(shí)間內(nèi)旋轉(zhuǎn)的周數(shù)，單位一般為rpm，即轉(zhuǎn)/分鐘。 轉(zhuǎn)速可以影響到風(fēng)速、風(fēng)量、風(fēng)壓、噪音、功率，甚至使用壽命。轉(zhuǎn)速越高，風(fēng)扇性能越強(qiáng)，即風(fēng)速越快，風(fēng)量越大，風(fēng)壓越大

8、；同時(shí)，轉(zhuǎn)速高，摩擦、振動(dòng)就多、噪音就大，軸承等損耗設(shè)備的壽命就短。,風(fēng)扇性能-風(fēng)量,風(fēng)量即單位時(shí)間內(nèi)通過風(fēng)扇出風(fēng)口（或進(jìn)風(fēng)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(fēng)量平均風(fēng)速 x 過風(fēng)面積。可見，風(fēng)扇風(fēng)量的大小基本取決于風(fēng)速的高低與過風(fēng)面積的大小。過風(fēng)面積相同，風(fēng)速越高，風(fēng)量越大；風(fēng)速相同，過風(fēng)面積越大，風(fēng)量越大。,風(fēng)扇性能-風(fēng)壓,風(fēng)壓即風(fēng)扇能夠令出風(fēng)口與入風(fēng)口間產(chǎn)生的壓強(qiáng)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(qiáng)差較小，一般以水柱為單位）。 風(fēng)壓主要取決于扇葉的形狀、面積、高度以及轉(zhuǎn)速，前三者的影響

9、較為復(fù)雜，于轉(zhuǎn)速的關(guān)系則簡(jiǎn)單直接轉(zhuǎn)速越快，風(fēng)壓越大。,風(fēng)扇性能-風(fēng)壓與風(fēng)量的關(guān)系,風(fēng)扇產(chǎn)品所說明的風(fēng)量與風(fēng)壓均為理想狀態(tài)下的最大值，即風(fēng)扇入風(fēng)口與出風(fēng)口之間無壓強(qiáng)差狀態(tài)下的風(fēng)量（最大風(fēng)量），以及風(fēng)扇向密閉氣室內(nèi)吹風(fēng)，直至風(fēng)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(gè)孤立的性能指標(biāo)，而是互相制約著，之間的關(guān)系就是流體力學(xué)中流速與壓強(qiáng)間的關(guān)系風(fēng)量隨著壓強(qiáng)差的增大而減小，風(fēng)量、風(fēng)壓的測(cè)量需要借助風(fēng)洞儀進(jìn)行.,風(fēng)扇性能-噪音,風(fēng)冷散熱器的工作噪音主要有三個(gè)來源：軸承的摩擦與振動(dòng)、扇葉的振動(dòng)、風(fēng)噪。 通常一般嘈雜大街為90分貝，普通會(huì)話為60分貝，深夜、圖書館為30分貝，噪音控制好的風(fēng)扇應(yīng)

10、在分貝以內(nèi)為宜，越低越好。 噪音值的單位為dB（A），它通常可用噪音計(jì)測(cè)量得到。,風(fēng)扇性能-噪音,1.軸承的摩擦與振動(dòng)：不但產(chǎn)生噪音，而且影響性能，縮短器件壽命。 2.風(fēng)噪：流動(dòng)的空氣之間互相沖擾，與周圍物體發(fā)生摩擦，葉片對(duì)氣流的分離作用，周期性送風(fēng)的脈動(dòng)力等，都會(huì)產(chǎn)生噪音?？諝饬魉僭娇?，湍流越多，往往風(fēng)噪也越大，而且會(huì)隨著風(fēng)速的提高呈加速度增大 。,風(fēng)扇性能-噪音測(cè)試,風(fēng)扇性能-振動(dòng),一般采用塑料制作的風(fēng)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(huì)在推動(dòng)空氣過程中因受力發(fā)生振動(dòng)，但幅度一般較小。 另一種較為嚴(yán)重的振動(dòng)則是由于扇葉質(zhì)量分布不均，質(zhì)心與旋轉(zhuǎn)軸心存在偏心距所致。當(dāng)扇葉

11、面積（質(zhì)量）或偏心距較大的情況下，會(huì)帶動(dòng)風(fēng)扇整體發(fā)生振動(dòng)。 對(duì)超出平衡等級(jí)的扇葉，可通過扇葉平衡校正儀來校正。,扇葉平衡校正儀,風(fēng)扇性能-異音,噪音聽起來只有單純的風(fēng)聲，噪音是一種聲波，具有聲波的一切特性而異音則不同，風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，除風(fēng)聲以外，還有其它聲音發(fā)出（有兩種以上的聲音發(fā)出），風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，可能因軸承內(nèi)有異物或變形，以及組裝不當(dāng)而出現(xiàn)碰撞，或電機(jī)繞組纏繞不均，造成松脫，都可能造成異音。則可判定風(fēng)扇有異音。 異音檢測(cè)普遍用耳聽的方法，主觀因素較大，不容易識(shí)別，也易引起爭(zhēng)議,通常以建立限度樣品為標(biāo)準(zhǔn)，檢驗(yàn)人員需經(jīng)過培訓(xùn)后才可以上崗作業(yè)。,風(fēng)扇性能-FG信號(hào),風(fēng)扇除正負(fù)兩條電源線以外,還有第三條

12、導(dǎo)線,輸出FG信號(hào)。 FG信號(hào)的作用是供主板計(jì)算風(fēng)扇 的轉(zhuǎn)速,還有當(dāng)風(fēng)扇出現(xiàn)異常停止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),信號(hào)線輸出高壓信號(hào)反饋給主板報(bào)警。 3Pin風(fēng)扇無方波或波形有長(zhǎng)短波，突波，都可能導(dǎo)致主板無法測(cè)速或出現(xiàn)測(cè)速誤差。,風(fēng)扇性能-PWM信號(hào),Intel為新型LGA775CPU設(shè)計(jì)了智能CPU風(fēng)扇控制功能。 該功能必須配合4Pin風(fēng)扇來實(shí)現(xiàn)，其中一條就是PWM信號(hào)線。 該功能可以自動(dòng)調(diào)節(jié)CPU風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，當(dāng)CPU工作溫度較低時(shí)，風(fēng)扇運(yùn)行在低轉(zhuǎn)速狀態(tài)下；當(dāng)CPU工作溫度較高時(shí)，CPU 風(fēng)扇則運(yùn)行在高轉(zhuǎn)速狀態(tài)下。,風(fēng)扇的應(yīng)用,應(yīng)用于notebook cooler:2010、2507、2510、3007、3010

13、、4007、4010等。 應(yīng)用于GPUVGA cooler：4007、4010、5010等。 應(yīng)用于CPU cooler：5010、5015、6010、6015、6025、7015、7025、8025、9025等。 應(yīng)用于power cooler：8025、9025、12025等。 應(yīng)用于HDD cooler：5010、6010、7015等。 應(yīng)用于system cooler：8025、9025、12025等。,風(fēng)扇使用注意事項(xiàng),取用風(fēng)扇，拿取外框兩側(cè)，不可拉扯導(dǎo)線。,風(fēng)扇使用注意事項(xiàng),取用風(fēng)扇，不可碰觸或擠壓扇葉與外框。,風(fēng)扇使用注意事項(xiàng),風(fēng)扇嚴(yán)禁掉落地面，或敲擊外框任何面。,風(fēng)扇使用注意事

14、項(xiàng),風(fēng)扇電源需依照規(guī)格電壓安裝使用,風(fēng)扇料號(hào)編碼原則,RA-D-4010-D-M-3 -01 1 2 3 4 5 6 7 1：RA表示風(fēng)扇成品代碼 2：表示風(fēng)扇功能 D：普通風(fēng)扇(General) B：鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)扇(Blower) T：溫控風(fēng)扇 (Temperature) L： LED風(fēng)扇 (LED) A：自動(dòng)啟動(dòng)風(fēng)扇 (Atuo Start) R：溫控風(fēng)扇+自動(dòng)啟動(dòng)風(fēng)扇(Temperature and Atuo Start) P：帶PWM功能+自動(dòng)啟動(dòng)風(fēng)扇 (PWM and Atuo Start) O：其它類型風(fēng)扇 (Other),風(fēng)扇料號(hào)編碼原則,RA-D-4010-D-M-3 -01 1 2 3 4 5 6 7 3：表示風(fēng)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(fēng)扇料號(hào)編碼原