散熱風扇:工業産品-中文百科頻道

原理

散熱風扇的工作原理是按能量轉化來實現的，即：電能→電磁能→機械能→動能。其電路原理一般分為多種形式，采用的電路不同，風扇的性能就會有差異。

分類及特點

軸流風扇

軸流風扇的葉片推動空氣以與軸相同的方向流動。軸流風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。軸流風扇當入口氣流是0靜壓的自由空氣時，其功耗最低，當運轉時會随着氣流反壓力的上升功耗也會增加。軸流風扇通常裝在電氣設備的機櫃上，有時也整合在電機上，由于軸流風扇結構緊湊，可以節省很多空間，同時安裝方便，因此得到廣泛的應用。

特點：較高的流率，中等風壓

離心風扇

離心風扇工作時，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。大多數情況下，使用軸流風扇就可以達到冷卻效果，然而，有時候如果需要氣流旋轉90度排出或者需要較大的風壓時，就必須選用離心風扇。風機嚴格而言，也屬于離心風扇。

特點：有限流率，高風壓

混流風扇

混流風扇又稱對角線流向風扇，初一看，混流風扇和軸流風扇沒什麼不同，其實，混流風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。這種風扇由于葉片和外罩稱圓錐形，因此緻使風壓較高，在相同尺寸和其他可比性能下，與軸流風扇相比，離心風扇的噪聲更低。

特點：高流率和相對較高的風壓

貫流式風機

貫流式風流能産生大面積的風流，通常用于冷卻設備的大表面。這種風扇的進氣和出氣均垂直于軸線（如右圖）。貫流風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量的基礎上使用比較低的轉速，從而，降低由于高速運轉帶來的噪音。

特點：低流率，低風壓

常見軸承結構

散熱風扇的常見軸承有：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象，有效提升了風扇軸承的使用壽命，也因此将散熱器的發熱量減小，使用壽命延長。所帶來的缺點就是工藝更為複雜，導緻成本提升，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。可以說是現在市場上最常見的一種軸承技術，由于成本低廉，制造簡單，不少産品包括知名品牌都還在繼續使用中。其優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)設計，是利用磁力作用将轉子懸浮于空中，使轉子與定子之間沒有機械接觸。其原理是磁感應線與磁浮線成垂直，軸芯與磁浮線是平行的，所以轉子的重量就固定在運轉的軌道上，利用幾乎是無負載的軸芯往反磁浮線方向頂撐，形成整個轉子懸空，在固定運轉軌道上。與傳統的滾珠軸承、含油軸承相比，磁軸承不存在機械接觸，轉子可以運行到很高的轉速，具有機械磨損小、能耗低、噪聲小、壽命長、無需潤滑、無油污染等優點，特别适用于高速、真空、超淨等特殊環境中。磁懸浮事實上隻是一種輔助功能，并非是獨立的軸承形式，具體應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。

常見技術指标

風量

風量是指散熱風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，風量單位就是CFM；如果按立方米來算，就是CMM。散熱風扇經常使用的風量單位是CFM(約為0.028立方米/分鐘)。

風量是衡量散熱風扇散熱能力的最重要的指标。顯然，風量越大的散熱風扇其散熱能力也越高。這是因為空氣的熱容比率是一定的，更大的風量，也就是單位時間内更多的空氣能帶走更多的熱量。當然，同樣風量的情況下散熱效果和風的流動方式有關。

風壓

風壓和風量是兩個相對的概念。一般來說，在廠商節約成本的考量下，要設計風扇的風量大，就要犧牲一些風壓。如果風扇可以帶動大量的空氣流動，但風壓小，風就吹不到散熱器的底部(這就是為什麼一些風扇轉速很高，風量很大，但就是散熱效果不好的原因)，相反地，風壓大則往往意味着風量就小，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。

風扇轉速

風扇轉速是指風扇扇葉每分鐘旋轉的次數，單位是rpm。風扇轉速由電機内線圈的匝數、工作電壓、風扇扇葉的數量、傾角、高度、直徑和軸承系統共同決定。轉速和風扇質量沒有必然的聯系。風扇的轉速可以通過内部的轉速信号進行測量，也可以通過外部進行測量。

随着應用情況與環境溫度的變化，有時需要不同轉速風扇來滿足需求。一些廠商特意設計出可調節風扇轉速的散熱風扇，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速獲得低噪音，夏天時使用高轉速獲得好的散熱效果。自動類調溫散熱器一般帶有一個溫控感應器，能夠根據當前的工作溫度自動控制風扇的轉速，溫度高則提高轉速，溫度低則降低轉速，以達到一個動态的平衡，從而讓風噪與散熱效果保持一個最佳的結合點。

風扇噪音

除了散熱效果之外，風扇的工作噪音也是人們普遍關注的問題。風扇噪音是風扇工作時産生雜音的大小，受多方面因素影響，單位為分貝(dB)。測量風扇的噪聲時需要在噪聲小于17dB的消音室中進行，距離風扇一米，并沿風扇轉軸的方向對準風扇的進氣口，采用A加權的方式進行測量。風扇噪聲的頻譜特性也很重要，因此還需要用頻譜儀記錄風扇的噪聲頻率分布情況，一般要求風扇的噪聲要盡量的小，而且不能存在異音。

風扇噪音與摩擦力、空氣流動有關。風扇轉速越高、風量越大，造成的噪音也會越大，另外風扇自身的震動也是不可忽視的因素。當然高品質的風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扇。應在在風量相同的情況下，大風扇在較低轉速時的工作噪聲要小于小風扇在高轉速時的工作噪聲。另外一個我們容易忽略的因素是風扇的軸承。由于風扇高速轉動時轉軸和軸承之間要摩擦碰撞，所以也是風扇噪聲的一個主要來源。