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
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)速信號進行測量,也可以通過外部進行測量。
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的消音室中進行,距離風(fēng)扇一米,并沿風(fēng)扇轉(zhuǎn)軸的方向?qū)曙L(fēng)扇的進氣口,采用A加權(quán)的方式進行測量。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。
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。可以說是現(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。