风扇基础知识集锦

《风扇基础知识集锦》由会员分享，可在线阅读，更多相关《风扇基础知识集锦（6页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、风扇基础知识集锦（供收藏用）空气量送风机单位时间吸入的空气流量称为空气量（Air volume, Air quantity）,通常以Q（m*3/min）为气体量在吸入空 气时特称为空气量，风扇的场合又称风量。（Capacity）气体依其压力、温度而改变体积，所以提到吐出空气量时， 一定要注记该场所的压力和温度,故称吸入空气量。标准状态空气：温度20C、大气压760mmHg,湿度65%的潮湿空气为标准空气，此时单位体积空气的重量（又称比重量）为L2Kg/m*3基准状态空气：温度0 C、大气压760mmHg、湿度0%的潮湿空气为标准空气，此时单位体积空气的重量（又称比重量）为 1.293Kg/m*

2、3。以 Nm*3/min 表示。充磁极数与风扇转速、消耗电流之关系 充磁极数与风扇转速： 极数多代表磁场变化速度快，磁场变化速度快代表频率增加，频率增一方面提高硅钢片能量转换效率，使相同电流 值能作较多的功，得到较高转速，所以，转速与极数系成正比关系。另外，因为频率增加使电感（线圈）阻抗值增加原先低极数时绕圈数过少，但空间已饱和，而电流犹嫌太高者，现在 因阻抗值增加，得以因此降低电流。AC风扇运转原理、DC风扇运转原理叶片数与风量： 当转速已达极限，若要增加风量，唯有改变扇叶角度或增加叶片扇叶与风量成正比关系。消耗功率与风量： 理想的设计是风量大耗电少，但一般来说，当效率达到一定程度时，风量与

3、消耗电流成正比。转速与风量： 转速愈快单位时间吹出的风量多，故风量与转速成正比。静压与风量：由博伊尔定律知，Pl. V1=P2. V2，所以风量与静压成反比。温度与风量：由查理定律知，当压力固定的情况下，V1/T1=V2/T2,所以温度愈高空气体积愈大、密度愈低、重量愈经，故风扇 风阻小，在相同消耗功率情况下，风量增加。湿度与风量： 空气湿度愈大水份愈多，因水的比重比空气大故湿度愈高空气愈重，风量自然较少。橡胶磁铁充磁强度与风量： 橡胶磁铁充磁愈强则斥吸力愈大，转速加快，风量较高。如何计算所需风量为因应不同地区不同客户的需求，制造厂有义务指导客户如何选择适当风量，兹将风量选择方法，介绍如下：首

4、先必须了解一些已知条件：1卡等于1g重oc的水使其温度上升1C所需的热量。1瓦特的功率工作1秒钟等于1焦耳1卡等于4.2焦耳空气的定压(lOmmAq)比热(Cp)=0.24 (Kcal/KgC)标准状态空气：温度20C、大气压760mmHg、湿度65%的潮湿空气为标准空气，此时单位体积空气的重量(又称比 重量)为1200g/M3CMM、CFM都是指每分钟所排出空气体积，前者单位为立方米/每分；后者单位为立方英呎/每分。1 CMM=35.3 CFM1 .得知：风扇总排出热量(H)=比热(Cp)x重量(W)x容器允许温升( Tc)因为：重量W=(CMM/60) x。=单位时间(每秒)体积乘以密度=

5、(CMM/60) x 1200g/M3=(Q/60) x 1200g/M3所以：总热量(H)=0.24(Q/60) x 1200g/M3 x Tc2.电器热量(H) = (P功率t秒)/4.23 .由 1.、2.得知：0.24(Q/60) x 1200g/M3 x Tc=(Pxt)/4.2Q=(Px60)/1200 x 4.2 x 0.24 x TcQ=0.05P/A Tc(CMM)=0.05 x 35.3P/A Tc=1.76P/A Tc(CFM)4 .换算华氏度数为：Q=0.05 x 1.8P/A Tf=0.09P/A Tf(CMM)=1.76 x 1.8P/A Tf=3.16P/A Tf

6、(CFM)例1：有一计算机消耗功率150瓦，风扇消耗5瓦，当地季气温最高30C，设CPU允许工作60C，所需风扇风量 计算如下：P=150W+5W=155W； Tc=60-30=30Q=0.05x155/30=0.258CMM=9.12CFM (为工作点所需风量)所以，应选择实际风量为Qa之风扇。例2：有一 SWITCHING电源供应器消耗功率250瓦，风扇消耗20瓦，当地夏季气温最高55F，设该供应器允许工 作95F，所需风扇风量计算如下：P=250W+20W=270W ; Tf=95-55=40Q=0.09x270/40=0.6075CMM=21.44CFM(为工作点所需风量)。基本概念D

7、C 风扇运转原理：根据安培右手定则，导体通过电流，周围会产生磁场，若将此导体置于另一固定磁场中，则将产生吸力或斥力，造 成物体移动。在直流风扇的扇叶内部，附着一事先充有磁性之橡胶磁铁。环绕着硅钢片，轴心部份缠绕两组线圈， 并使用霍尔感应组件作为同步侦测装置，控制一组电路，该电路使缠绕轴心的两组线圈轮流工作。硅钢片产生不同 磁极，此磁极与橡胶磁铁产生吸斥力。当吸斥力大于虱扇的静摩擦力时，扇叶自然转动。由于霍尔感应组件提供同 步信号，扇叶因此得以持续运转，至于其运转方向，可依佛莱明右手定则决定。AC 风扇运转原理：AC风扇与DC风扇的区别。前者电源为交流，电源电压会正负交变，不像DC风扇电源电压固

8、定，必须依赖电路控制，使两组线圈轮 流工作才能产生不同磁场。AC 风扇因电源频率固定，所以硅钢片产生的磁极变化速度，由电源频率决定， 频 率愈高磁场切换速度愈快，理论上转速会愈快，就像直流风扇极数愈多转速愈快的 原理一样。不过，频率也不能太快，太快将造成启动困难。静压单位N：Newton， 1n=0.101097KgfPa： Pascal， Pa二N/m2 mmAq： Aq=Aqua（水柱）之简称;mmAq 又称 mmH20;lmmAq=lKg/m2atm：大气压；一大气压等于在0C干燥状态下760mmHg的压力。因水银重量是水的13.5947倍，所以一大气压又等于10332mmH2O的压力b

9、ar： 1 bar=0.00001Pa=10-5Pa静压表PammH2OinH2OmmHgatmbarLbf/in210.101974.017mili7.5mili10.197 p9.869p10 pmili9.806659.8066539.39 mili73.558 mili100M96.78 p98.06 p1.422 mili24925.411.86834 mili2.46 mili2.49 mili36.1 mili133.22813.59470.5351mili1.3158 mili1.3332 mili 10.337 miliKgf/cm214.52.51.3590.96780.9

10、8066514.223498.0665 K 10393.7990.1K407.110231.0332311.0132514.696100 K10.197K401.81009.621.019720.986923114.50386.895 K703.127.68669.6170.31mili68.05 mili68.95 mili11 in=25.4cm ; 1Lb=445g ;K=1000 ; mili=0.001 ; M =0.000001101.325 K10.332启动电压与死角问题认识风扇启动电压： 有那些因素影响启动电压?启动电压意即风扇最低运转工作电压，是比较风扇优劣的一项特性，通常

11、净摩擦系数较 低的风扇，以及配台较低工作电压的霍尔IC才能使风扇于较低电启动。影响风扇启动电压的因素，有：1绕线设计是否恰当。2硅钢片磁滞损失大小。3霍尔1C的最低工作电压。4.晶体管放大倍数高低。 5.橡胶磁铁的充磁强度。 6.扇叶的重量。7.轴承的摩擦系数高低。 8.晶体管饱和电压高低。 9.是否有反向保护二极管。认识风扇死角： 那些因素造成风扇死角?所谓风扇死角是指风扇置于某些角度情况下不能依规定电压启动。测试方法就是将风扇 各极依序调整置于霍尔IC之前，然后将电压缓慢调高直到启动，若各极在小于规定电压值之前启动，代表合格, 若有高低差异，启动电压超出规定者，称为死角。影响风扇启动电压的

12、因素，有：1橡胶磁铁各极充磁不均。2.HALL IC感应灵敏度太差。3橡胶磁铁充磁磁场太弱。散热原动力风扇 如果散热片是散热的基石，那么风扇则是风冷散热器的灵魂。无论散热片有多好，都要透过风扇的强制对流来加快 热量的散失，对整个散热效果起到了决定性的作用。衡量一款风扇的好坏有多个方面的标准，对于追求散热性能的用户，可能大功率、高转速的风扇是他的首选；而对 于喜欢安静环境的用户来说，过大的风力只会带来扰人的噪音，他们宁愿损失一部分散热效果来换取宁静。原则上 说，散热效果和安静是对立的，更多人愿意在两者之间找到一个合理的平衡点。我们看一款风扇往往只注意风扇的转速，认为转速高的风扇就好。这是一种错误

13、的想法，转速和风扇质量没有必然 的联系。一款好的风扇主要考察风量、噪音、风压大小、采用何种轴承、使用寿命长短等，而它们又是相互联系相 互制约的。首先风量和风扇的直径、厚度、转速、叶片设计有关。一般人认为转速快的风扇散热效果更好，虽然这 并不是完全没有道理，但至少观点并不完整。扇叶厚度是影响风量的一个重要因素，比如一款60X60X25mm 3000 转的风扇，它的风量并不会比60X60Xl5mm 4500转的风量小。另外在相同转速的情况下，7扇叶风扇的风量会比5 扇叶风扇的风量大。尽管追求大风量并没有错，但风量越大，风压相应越小，会使得气流无法完全到达散热片的 底部，这就无法充分地进行热交换。所

14、以风扇的选择往往需要考虑散热片的设计和鳍片的高度。风扇规格 优点 缺点 建议适用性60*60*10mm (1公分高)安静、体积小风量、风压较小低消耗功率CPU60*60*15mm (1.5公分高)安静、体积适中 风量、风压适中 中消耗功率CPU60*60*20mm (2公分高)有点噪音、体积稍大 风量、风压大 高消耗功率CPU或大量运算者60*60*25mm( 2.5 公分高) 较吵、体积大 风量、风压很大 超频、不怕吵的人除了散热效果之外，风扇的工作噪音也是人们普遍关注的问题。风扇噪音与摩擦力、空气流动有关。风扇转速越高、 风量越大，造成的噪音也会越大，另外风扇自身的震动也是不可忽视的因素。

15、当然高质量的风扇的自身震动会很小， 但前面两个者却是难以克服的。要解决这个问题，我们可以尝试使用尺寸较大的风扇。应在在风量相同的情况下， 大风扇在较低转速时的工作噪声要小于小风扇在高转速时的工作噪声。因此从解决噪音的角度来说，风扇是越大越 好。另外一个我们容易忽略的因素是风扇的轴承。由于风扇高速转动时转轴和轴承之间要摩擦碰撞，所以也是风扇 噪声的一个主要来源。目前风扇采用的轴承主要有油封轴承(Sleeve)、单滚珠轴承GBall+lSleeve)、双滚珠轴承QBallBearing)、 液压轴承(Hydraulic)、磁悬浮(Magnetic Bearing)、汽化轴承(VAPO Bearin

16、g)和流体保护系统轴承(Hypro Bearing)。它们都有自身的优缺点，当然价格也有较大差异。就我们日常接触到的油封轴承、单滚珠轴承和双滚珠 轴承来比较，从噪音大小来说：双滚珠轴承单滚珠轴承油封轴承，但使用寿命却恰恰相反。后面几种轴承都是新 近采用的技术，虽然优点相当明显，但制造困难和价格高昂却成为了制约它们普及的主要因素。下面就列个表简单比较以上各种轴承风扇的特点：轴承类型使用寿命(小时) 工艺难度 制造成本 代表厂商 工作噪音 备注油封(Sleeve)单滚珠(1Ball+1Sleeve)8,000-1,5000 容易3,0000-4， 0000 难低 效果一般 千红中 中5,0000或

17、者更高 较容易 台达,ADDA大成本高液压(Hydraulic)3,0000-4,0000难磁悬浮(Magne tic)4,0000难汽化轴承(VAPO)4,0000难流体保护系统(Hypro)80,000难双滚珠(2Ball)AVC 低 Suson 低 未透过欧美国家认证Suson 低 ADDA 低 成本低基本概念DC 風扇運轉原理：根據安培右手定則，導體通過電流，周圍會產生磁場，若將此導體置於另一固定磁場中，則將產生吸力或斥力，造成物體移動。在直 流風扇的扇葉內部，附著一事先充有磁性之橡膠磁鐵。環繞著矽鋼片，軸心部份纏繞兩組線圈，並使用霍爾感應元件作為同步偵測裝 置，控制一組電路，該電路使

18、纏繞軸心的兩組線圈輪流工作。矽鋼片產生不同磁極，此磁極與橡膠磁鐵產生吸斥力。當吸斥力大於虱 扇的靜摩擦力時，扇葉自然轉動。由於霍爾感應元件提供同步信號，扇葉因此得以持續運轉，至於其運轉方向，可依佛萊明右手定則 決定。AC 風扇運轉原理：AC風扇與DC風扇的區別。前者電源為交流，電源電壓會正負交變，不像DC風扇 電源電壓固定，必須依賴電路控制，使兩組線圈 輪流工作才能產生不同磁場。 AC 風扇因電源頻率固定，所以矽鋼片產生的磁極變化速度，由電源頻率決定， 頻 率愈高磁場切換速度愈快，理論上轉速會愈快，就像直流風扇極數愈多轉速愈快的 原理一樣。不過，頻率也不能太快，太快將造成啟動困難。靜壓單位N：

19、 Newton， ln=0.101097Kgf Pa： Pascal， Pa=N/mA2mmAq： Aq=Aqua（水柱）之簡稱；mmAq 又稱 mmH2O;1mmAq=1Kg/mA2atm：大氣壓；一大氣壓等於在0C乾燥狀態下760mmHg的壓力。因水銀重量是水的13.5947倍，所以一大氣壓又等於 10332mmH2O 的壓力 bar： 1 bar=0.00001Pa=10-5Pa靜壓表啟動電壓與死角問題 認識風扇啟動電壓： 有那些因素影響啟動電壓?啟動電壓意即風扇最低運轉工作 電壓，是比較風扇優劣的一項特性，通常淨摩擦系數較低的風扇，以及配台較低工作電壓的霍爾IC才能使風扇於較低電啟動。 影響風扇啟動電壓的因素，有：1.繞線設計是否恰當。2矽鋼片磁滯損失大小。3霍爾1C的最低工作電壓。4電晶體放大倍數高低。5. 橡膠磁鐵的充磁強度。 6.扇葉的重量。 7.軸承的摩擦系數高低。 8.電晶體飽和電壓高低。 9.是否有反向保護二極體。