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直流风扇基本知识培训

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风扇尺寸规格
 尺寸规格通常用一个4位数字来描述,例如:4010、4020、5010、9025等。4位数字的前两位代表风扇正方形底面的边长;后两位代表风扇的厚度,单位为毫米。

风扇的电气结构
 控制部分:由霍尔IC 、线路板等元件组成。
 电机绕组部分:由矽钢片、漆包线和上下绝缘线架组成。矽钢片的功能是负责将磁极导出,以便于确定N、S的强弱;而绕组决定磁力线的方向性,包括N、S极和控制信号,不断改变绕组极性,推动磁框运转,达到做功的目的。定子绕组多为四相对称分布,即互成90°夹角。
 固定磁场部分:由磁环提供固定磁场,以用于旋转时的比较动力。


风扇的轴承系统
 轴承作为风扇寿命的瓶颈因素,同时也对风扇的工作噪音、制造成本有着重要的影响。
 风扇的轴承系统可分为:
 滚珠轴承,又分单滚珠轴承和双滚珠轴承 含油轴承 陶瓷轴承 液压来福轴承… …

风扇的轴承系统----含油轴承
 含油轴承由铜基粉末烧结而成, 需加黄油润滑脂减少磨擦系数。
 优点:耐外力冲击,成本较低。
 缺点:长期使用后,润滑油会因摩擦发热而挥发,油量逐渐减少,轴承的摩擦与振动增加。由此导致轴承噪音增大,磨损加剧,寿命缩短,通常产品寿命为8000~10000小时。
风扇的轴承系统----滚珠轴承
 滚珠轴承属滚动磨擦,运用金属珠运转,接触面少,磨擦系数少。寿命一般在30000小时以上。
 缺点:主要是工作噪音稍大,成本较高。
 滚珠轴承还要防止乱摔与 掉落,免得滚珠轴承受损, 从而产生异音。
风扇的轴承系统----陶瓷轴承
 采用氧化锆粉精密加工而成的轴芯与轴承,得益于陶瓷材料高强度、高硬度、耐高温的特点,大幅延长轴承使用寿命。寿命达到80000小时以上。

风扇的轴承系统----液压来福轴承
液压来福轴承采用液压自动循环油路系统,通过特殊油路连接轴承与储油槽,令润滑油形成循环回路,增加储油量,避免油流失。是延长风扇寿命的经济型解决方案。

风扇的轴承系统性能对比
结构 工艺要求 价格 噪音 寿命(H)
陶瓷轴承 低 高 低 80000
液压来福轴承 高 中 低 40000
双滚珠轴承 低 高 高 50000
单滚珠轴承 高 中 中 30000
含油轴承  低 低 低 8000-10000


风扇的组成----扇叶
 叶片倾角:倾角越大,叶片上下表面间压力差越大,相同转速下风压越大。
 叶片数目:风扇的叶片数目多数是7、9、11等奇数,若采用偶数扇叶,很容易使系统发生共振,将会使叶片或轴心发生断裂。
 叶片弧度:向着旋转方向略有弯曲,呈一定弧度,可保证吹出气流集中在出风口正前方的柱状空间内,增加送风距离与风压。
 主轴直径:由于电机与轴承的存在,轴流风扇主轴所在的中心部分难免存在无气流通过的盲区,主轴直径便决定着此盲区的大小。
 扇叶平衡:扇叶的物理质心与轴心不在同一轴上,扇叶在运转时会造成扇叶的不平衡,即震动。

风扇的组成----扇框
扇框可以对扇叶所带动的气流进行“约束”,控制其流出方向,抑制反激与散射,令其集中于所希望的送风方向。
采用材料与结构需具有一定的强度,可以在一定程度内承受物理冲击,保护扇叶、电机等较脆弱的组件。
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风扇性能----功率
 功率即风扇单位时间内所消耗的能量(电能),单位为W-瓦。
 额定工作电压与最大电流,将两个数值相乘即可得到风扇额定电压下的最大功率。
 功率低,风扇电机发热量减少,可增加风扇的寿命。
风扇性能----启动电压
 启动电压是指当突然通电后,能够使风扇启动的最小电压。
 因板卡提供的电压可能会不稳定,启动电压越低,可确保在电压不稳时,能低压激活启动风扇。 常规风扇的启动电压都在7V以下。

风扇性能----转速
 转速即风扇扇叶在单位时间内旋转的周数,单位一般为rpm,即转/分钟。
 转速可以影响到风速、风量、风压、噪音、功率,甚至使用寿命。转速越高,风扇性能越强,即风速越快,风量越大,风压越大;
同时,转速高,摩擦、振动就多、噪音就大,轴承等损耗设备的寿命就短。

风扇性能----风量
 风量即单位时间内通过风扇出风口(或进风口)截面的空气体积,单位一般为cfm,即立方英尺每分,或cmm,即立方米每分 风量=平均风速x 过风面积。可见,风扇风量的大小基本取决于风速的高低与过风面积的大小。
过风面积相同,风速越高,风量越大;风速相同,过风面积越大,风量越大。

风扇性能----风压
 风压即风扇能够令出风口与入风口间产生的压强差,单位一般为mm water column,即毫米水柱(类似于衡量大气压的毫米汞柱,但由于压强差较小,一般以水柱为单位)。
 风压主要取决于扇叶的形状、面积、高度以及转速,前三者的影响较为复杂,于转速的关系则简单直接——转速越快,风压越大。

风扇性能----风压与风量的关系
 风扇产品所说明的风量与风压均为理想状态下的最大值,即风扇入风口与出风口之间无压强差状态下的风量(最大风量),以及风扇向密闭气室内吹风,直至风量为零状态下气室与外界气压的差值(最大静压)。它们并非两个孤立的性能指标,而是互相制约着,之间的关系就是流体力学中流速与压强间的关系——风量随着压强差的增大而减小,风量、风压的测量需要借助风洞仪进行.

风扇性能----噪音
 风冷散热器的工作噪音主要有三个来源:轴承的摩擦与振动、扇叶的振动、风噪。
 通常一般嘈杂大街为90分贝,普通会话为60分贝,深夜、图书馆为30分贝,噪音控制好的风扇应在27分贝以内为宜,越低越好。
 噪音值的单位为dB(A),它通常可用噪音计测量得到。

风扇性能----噪音
1.轴承的摩擦与振动:不但产生噪音,而且影响性能,缩短器件寿命。
2.风噪:流动的空气之间互相冲扰,与周围物体发生摩擦,叶片对气流的分离作用,周期性送风的脉动力等,都会产生噪音。
空气流速越快,湍流越多,往往风噪也越大,而且会随着风速的提高呈加速度增大。

风扇性能----噪音测试

风扇性能----振动
 一般采用塑料制作的风扇扇叶具有一定的韧性,可以承受一定程度的物理形变,同样也会在推动空气过程中因受力发生振动,但幅度一般较小。
 另一种较为严重的振动则是由于扇叶质量分布不均,质心与旋转轴心存在偏心距所致。当扇叶面积(质量)或偏心距较大的情况下,会带动风扇整体发生振动。
 对超出平衡等级的扇叶,可通过扇叶平衡校正仪来校正。

扇叶平衡校正仪

风扇性能----异音
 噪音听起来只有单纯的风声,噪音是一种声波,具有声波的一切特性.而异音则不同,风扇运转时,除风声以外,还有其它声音发出(有两种以上的声音发出),风扇运转时,可能因轴承内有异物或变形,以及组装不当而出现碰撞,或电机绕组缠绕不均,造成松脱,都可能造成异音。则可判定风扇有异音。
 异音检测普遍用耳听的方法,主观因素较大,不容易识别,也易引起争议,通常以建立限度样品为标准,检验人员需经过培训后才可以上岗作业。

风扇性能----FG信号
 风扇除正负两条电源线以外,还有第三条导线,输出FG信号。
 FG信号的作用是供主板计算风扇的转速,还有当风扇出现异常停止转动时,信号线输出高压信号反馈给主板报警。
 3Pin风扇无方波或波形有长短波,突波,都可能导致主板无法测速或出现测速误差。

风扇性能----PWM信号
 Intel为新型LGA775CPU设计了智能CPU风扇控制功能。
 该功能必须配合4Pin 风扇来实现,其中一条就是PWM信号线。
 该功能可以自动调节CPU风扇的转速,当CPU工作温度较低时,风扇运行在低转速状态下;当CPU工作温度较高时,CPU风扇则运行在高转速状态下。热设计https://www.resheji.com

风扇的应用
 应用于notebook cooler:2010、2507、2510、
3007、3010、4007、4010等。
 应用于GPUVGA cooler:4007、4010、5010
等。
 应用于CPU cooler:5010、5015、6010、
6015、6025、7015、7025、8025、9025等。
 应用于power cooler:8025、9025、12025等。
 应用于HDD cooler:5010、6010、7015等。
 应用于system cooler:8025、9025、12025等。

风扇使用注意事项
 取用风扇,拿取外框两侧,不可拉扯导线。
 取用风扇,不可碰触或挤压扇叶与外框。
 风扇严禁掉落地面,或敲击外框任何面。
 风扇电源需依照规格电压安装使用

风扇料号编码原则
 RA-D-4010-D-M-3 -01
1 2 3 4 5 6 7
1:RA表示风扇成品代码
2:表示风扇功能
D:普通风扇(General)
B:鼓风机风扇(Blower)
T:温控风扇(Temperature)
L: LED风扇(LED)
A:自动启动风扇(Atuo Start)
R:温控风扇+自动启动风扇(Temperature and Atuo Start)
P:带PWM功能+自动启动风扇(PWM and Atuo Start)
O:其它类型风扇(Other)

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风扇料号编码原则
 RA-D-4010-D-M-3 -01
1 2 3 4 5 6 7
3:表示风扇外形尺寸规格(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:表示轴承类型
S:代表Sleeve Bearing,即含油轴承
E:代表Long Life Bearing 即来福轴承
B:代表1B /1S Bearing,即单滚珠轴承
C:代表Two Ball Bearing,即双滚珠轴承
D:代表Ceramic Bearing,即陶瓷轴承

风扇料号编码原则
 RA-D-4010-D-M-3 -01
1 2 3 4 5 6 7
5:表示风扇转速
L:代表Low Speed ,即低转速
M:代表medium Speed,,即中转速
H:代表high Speed,即高转速
V:代表Very high Speed,即高转速
6:表示风扇线材端子
0:代表引线,没有端子
2:代表端子为2Pin的线材
3:代表端子为3Pin的线材
4:代表端子为4Pin(2510)的线材
5:代表端子为大4Pin的线材
7:表示同规格的流水码

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