家电企业工程技术人员培训教材-散热风扇专题.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,深圳美风机电技术有限公司,散热风扇专题,家电制造企业工程技术人员培训教材,散热器的组成,散热器主要部件及功用,:,1.,散热片（,HeatSink,）：增加热量挥发面积，将热量分散，避免热集中。,2.,散热风扇,(Fan),：强制空气产生对流，快速带走散热片上的热量。,3.,扣具,(Clip),：将散热片与发热源固定在一起。,4.,导热介质,(Thermal interface Material),：弥补散热片与发热源之间的接触细缝，避免热对流的集中现象，并增加导热面积。,风扇的作用,风扇在风冷散热器中的,职责为,:,凭借自身的导流,作用,令空气以一定的速,度、一定的方式通过散热,片,利用空气与散热片之,间的热交换带走其上堆,积的热量,从而实现“强制,对流”的散热方式。,风扇的分类,从使用电源类型来分可分为,AC,与,DC,两大类。,DC,有,5V,，,12V,、,24V,、,48V,比较常见,;,特殊的如,4.5V,，,10V,、,18V,等。,AC,的一般为,220V,，,110V,等。,风扇的分类,从通电切换磁场的方式分：可分为有刷和无刷两种。,有刷电机寿命短，会产生电火花。,无刷电机没有碳刷的磨损寿命长，容易高速运转，无火花。已逐渐取代有刷电机。,风扇的分类,从适用范围分,:,其使用范围非常广泛，譬如电源风扇，机箱风扇，,CPU,风扇、,VGA,风扇、冰箱风扇、汽车风扇等等。,风扇组成,风扇的组成,分为转子部分和定子两部分：,转子：包括扇叶、轴心、磁环、磁环外框及油圈。,定子：包括电机、外框、轴承、扣环等。,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,）,含油轴承,低,低,低,8000-10000,单滚珠轴承,高,中,中,30000,双滚珠轴承,低,高,高,50000,液压来福轴承,高,中,低,40000,陶瓷轴承,低,高,低,80000,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。,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。,风扇的应用,应用于,notebook cooler:20102507,、,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。,风扇使用注意事项,取用风扇，不可碰触或挤压扇叶与外框。,风扇使用注意事项,风扇严禁掉落地面，或敲击外框任何面。,风扇使用注意事项,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),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,