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二月22

散热风扇基础知识摘要

 散热器都需要通过风扇的强制对流来加快热量的散失,因此一款风扇的好坏,对整个散热效果起到了决定性的作用。配备一个性能优良的CPU风扇也是保证整部电脑顺利运转的关键因素之一。DC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,太快将造成激活困难。我们电脑散热器上应用的都是DC风扇。而一般一款好的风扇主要考察风量、转速、噪音、使用寿命长短、采用何种扇叶轴承等。
下文将对这些参数分别加以说明。
风量是指风冷散热器风扇每分钟排出或纳入的空气总体积,如果按立方英尺来计算,单位就是CFM;如果按立方米来算,就是CMM。散热器产品经常使用的风量单位是CFM(约为0.028立方米/分钟)。50×50×10mm CPU风扇一般会达到10 CFM,60×60×25mm风扇通常能达到20-30的CFM。在散热片材质相同的情况下,风量是衡量风冷散热器散热能力的最重要的指标。显然,风量越大的散热器其散热能力也越高。这是因为空气的热容比率是一定的,更大的风量,也就是单位时间内更多的空气能带走更多的热量。当然,同样风量的情况下散热效果和风的流动方式有关。风量和风压风量和风压是两个相对的概念。一般来说,要设计风扇的风量大,就要牺牲一些风压。如果风扇可以带动大量的空气流动,但风压小,风就吹不到散热器的底部(这就是为什么一些风扇转速很高,风量很大,但就是散热效果不好的原因)。相反的,风压大、风量就小,没有足够的冷空气与散热片进行热交换,也会造成散热效果不好。一般铝质鳍片的散热片要求风扇的风压足够大,而铜质鳍片的散热片则要求风扇的风量足够大;鳍片较密的散热片相比鳍片较疏的散热片,需要更大风压的风扇,否则空气在鳍片间流动不畅,散热效果会大打折扣。所以说不同的散热器,厂商会根据需要配合适当风量、风压的风扇,而并不是单一追求大风量或者高风压的风扇。
风扇转速是指风扇扇叶每分钟旋转的次数,单位是rpm。风扇转速由电机内线圈的匝数、工作电压、风扇扇叶的数量、倾角、高度、直径和轴承系统共同决定。转速和风扇质量没有必然的联系。风扇的转速可以通过内部的转速信号进行测量,也可以通过外部进行测量(外部测量是用其它仪器看风扇转的有多快,内部测量则直接可以到BIOS里看,也可以通过软件看。内部测量相对来说误差大一些)。 ? 因为随着环境温度的变化,有时需要不同转速风扇来满足需求。一些厂商特意设计出可调节风扇转速的散热器,分手动和自动两种。手动的主要是让用户可以在冬天使用低转速获得低噪音,夏天时使用高转速获得好的散热效果。自动类调温散热器一般带有一个温控感应器,能够根据当前的工作温度(如散热片的温度)自动控制风扇的转速,温度高则提高转速,温度低则降低转速,以达到一个动态的平衡,从而让风噪与散热效果保持一个最佳的结合点。
风扇噪音 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。风扇噪音是风扇工作时产生杂音的大小,受多方面因素影响,单位为分贝(dB)。测量风扇的噪声时需要在噪声小于17dB的消音室中进行,距离风扇一米,并沿风扇转轴的方向对准风扇的进气口,采用A加权的方式进行测量。风扇噪声的频谱特性也很重要,因此还需要用频谱仪记录风扇的噪声频率分布情况,一般要求风扇的噪声要尽量的小,而且不能存在异音。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。当然高品质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。
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。
风扇噪音的来源是因为:
1.振动假如风扇转子转动时转子的物理质心与转轴惯性中心不在同一轴上,便会造成转子的不平衡。转子的物理质心与转轴惯性中心的最近距离称为偏心距,转子不不衡造成偏心距,当转子转动时由于离心力的作用产生一作用力于转轴支架而形成振动,且振动经由基路径传递到机械各部份。
2.风噪风扇工作时,由于叶片周期性地承受出口不均匀气流的脉动力作用,产生噪声;另一方面,由于叶片本身及叶片上压力的不均匀分布,转动时对周围气体及零件的扰动也构成旋转噪声;此外由于气体流经叶片时产生湍流附层面、旋涡及旋涡脱离,引起叶片上压力分布的脉动而产生涡流噪声。这三种原因所引起的噪音可以综合性地称为“切风噪音”,一般风量风压大的风扇,其切风噪声也较大。
3.异音风噪听起来只有单纯的风声,而异音则不同,风扇运转时,除风声外,若还有其它声音发出,即可判断风扇出现了异音。异音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,都可能产生异音。风扇的使用寿命风扇的使用寿命是指散热器产品正常工作的无故障工作时间,优质产品的使用寿命一般都能达到几万小时。在价格和性能差不多的情况下,选择使用寿命长的产品显然更能保护我们的投资。
风扇的寿命由电机寿命、使用环境、电力供应等各方面因素所组成。送风形式最广泛的形式就是用轴流风机(也就是最普遍的那种风扇)向下鼓风,之所以这么流行是因为综合效果好且成本低廉。如果把轴流风机的方向反过来,就变成向上抽风,在某些特别型号的散热器中会采用这种形式。两种送风形式的差别在于气流形式的不同,鼓风时产生的是紊流,风压大但容易受到阻力损失;抽风时产生的是层流,风压小但气流稳定。理论上说,紊流的换热效率比层流大得多,因此才成为主流设计形式。但是气流的运动与散热片也有直接关系。在某些散热片设计中(比如过于紧密的鳍片),气流受散热片阻碍非常大,此时采用抽风可能会有更好的效果。至于采用侧面鼓风的设计,通常不会和顶部鼓风的效果有什么差别。而比较有效的改进方法是建立CPU专用的散热风道,这样便不会受到CPU附近热空气的影响,相当于降低了环境温度。
轴流风机虽然应用广泛,但是也存在固有的缺陷。轴流风机受电机位置的阻挡,气流不能流畅通过鼓风区域的中部,这称为“死区”。而在典型的散热片上,恰恰中部鳍片的温度最高。由于存在这种矛盾,采用轴流风机时,散热片的散热效果并不充分。
离心风机是与轴流风机完全不同鼓风形式,也逐渐开始使用在CPU散热当中,通常被电脑用户称为“涡轮风扇”。这种风扇的优越之处在于很好地解决了“死区”问题。离心风扇与传统风扇的不同之处是其叶片旋转是在垂直的平面内进行的,进风口位于风扇的侧面。散热器底面接收到的气流分布较均匀。离心风机的鼓风方向上没有障碍物,所以在各个位置都有同样的气流。同时它的风压和风量的调节范围也更大,转速控制的效果更好。负面的影响和大功率轴流风机一样——价格高、噪音大。改进风道设计另外一种解决风力盲区的办法是改变风扇的出风方向。传统的散热器安装方式是气流朝下,即垂直于CPU。改进风道设计之后,风扇改为侧向吹风,让气流的方向平行于CPU。侧向吹风的首要好处是彻底解决风力盲区,因为气流是平行通过散热鳍片的,气流截面的四条边上的气流速度最快,而CPU的发热点正好位于一条边上。这样CPU散热底座吸收的热量可以被及时带走。另外一个好处是没有反弹的风压(通常向下吹风时,一部分气流冲至散热底面并反弹,这会影响散热器内的气流运动方向,使的热交换的效率受到损失)。热交换效率要高于向下吹风
微型散热风扇的分类:
1.按散热风扇的工作电压分:交流散热风扇(AC FAN);直流散热风扇(DC FAN)
2.按散热风扇的驱动马达分:无刷直流散热风扇(DC BRUSHLESS FAN);有刷刷直流散热风扇(DC BRUSH FAN);无刷交流散热风扇(AC BRUSHLESS FAN)。
3.按风扇电机轴承系统分:含油轴承型(SLEEVE BEARING);滚珠轴承型(BALL BEARING);陶瓷纳米轴承型(CERAMIC NANOMETER BEARING)。
4.按汽流方向分:轴流型风扇(AXAL FAN);离心型风扇(BLOWER FAN);横流风扇(CROSS FAN)。
随着技术的发展,在水中用的防水风扇也随着产生了,这算得上是风扇历史上的一个里程碑!
 

二月22

散热方式基础知识讲解

散热方式是指该散热器散发热量的主要方式。在热力学中,散热就是热量传递,而热量的传递方式主要有三种:热传导,热对流和热辐射。物质本身或当物质与物质接触时,能量的传递就被称为热传导,这是最普遍的一种热传递方式。比如,CPU散热片底座与CPU直接接触带走热量的方式就属于热传导。热对流指的是流动的流体(气体或液体)将热带走的热传递方式,在电脑机箱的散热系统中比较常见的是散热风扇带动气体流动的“强制热对流”散热方式。热辐射指的是依靠射线辐射传递热量,日常最常见的就是太阳辐射。这三种散热方式都不是孤立的,在日常的热量传递中,这三种散热方式都是同时发生,共同起作用的。
实际上,任何类型的散热器基本上都会同时使用以上三种热传递方式,只是侧重点不同罢了。比如普通的CPU风冷散热器,CPU散热片与CPU表面直接接触,CPU表面的热量通过热传导传递给CPU散热片;散热风扇产生气流通过热对流将CPU散热片表面的热量带走;而机箱内空气的流动也是通过热对流将CPU散热片周围空气的热量带走,直到机箱外;同时所有温度高的部分会对周围温度低的部分发生热辐射。
散热器的散热效率散热器材料的热传导率,散热器材料和散热介质的热容以及散热器的有效散热面积等等参数有关。
依照从散热器带走热量的方式,可以将散热器分为主动散热和被动散热,前者常见的是风冷散热器,而后者常见的就是散热片。进一步细分散热方式,可以分为风冷,热管,液冷,半导体制冷,压缩机制冷等等。
风冷散热是最常见的,而且非常简单,就是使用风扇带走散热器所吸收的热量。具有价格相对较低,安装简单等优点,但对环境依赖比较高,例如气温升高以及超频时其散热性能就会大受影响。
热管是一种具有极高导热性能的传热元件,它通过在全封闭真空管内的液体的蒸发与凝结来传递热量,它利用毛吸作用等流体原理,起到类似冰箱压缩机制冷的效果。具有极高的导热性、良好的等温性、冷热两侧的传热面积可任意改变、可远距离传热、可控制温度等一系列优点,并且由热管组成的换热器具有传热效率高、结构紧凑、流体阻损小等优点。由于其特殊的传热特性,因而可控制管壁温度,避免露点腐蚀。
液冷则是使用液体在泵的带动下强制循环带走散热器的热量,与风冷相比具有安静、降温稳定、对环境依赖小等等优点。但热管和液冷的价格相对较高,而且安装也相对麻烦一些。
在选购散热器时,可以根据自己的实际需求以及经济条件来选购,原则是够用就好

三月29

深圳市福升电机有限公司昆山分公司

3月21日,深圳市福升电机有限公司分店在昆山市隆重开业。
 

十二月18

关于散热风扇静压

 
1、 静压单位
N:Newton,1n=0.101097Kgf
Pa:Pascal,Pa=N/m^2
mmAq:Aq=Aqua(水柱)简称
mmAq又称mmH2O;1mmAq=1Kg/m^2
atm:大气压;一大气压等于在0℃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
bar:1 bar=0.00001Pa=10-5Pa
2、静压表

3、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,一定要记该场所的压力和温度,故称吸入空气量。
4、标准状态空气:
温度20°C、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
5、基准状态空气:
  温度O°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*3。以Nm*3/min表示。

十二月18

关于散热风扇风量

1、风扇特性测试概述
风扇特性测试:
根据AMCA 210-85”La boratory Methods of Testing Fans for Rating”测试规范,如图示将散热风扇放置在风洞口,风吹入风洞,经流场内各量测点测试风量与静压,由计算机汇整所得资料绘出特性图与资料。

2、散热风扇并联分析

由图可知,并联的散热风扇风量加大,但静压不变;假如系统阻抗低时,可使用并联的方式。
※本公司不建议散热风扇采用串联的方式使用。
 
3、风量单位
  ?CFS:Cubic Feet Per Second,立方英呎/秒(ft3/s)
  ?CFM:Cubic Feet Per Minute,立方英呎/分(ft3/min)
  ?CMS:Cubic Meter Per Second,立方公尺/秒(m3/s)
  ?CMM:Cubic Meter Per Minute,立方公尺/分(m3/min)
  ?CMH:Cubic Meter Per Hour,立方公尺/时(m3/h)
  ?L/s:Liter Per Second,公升/秒(L/s)
  ?L/min:Liter Per Minute,公升/分(L/min)
4、风量换算表

十二月18

关于散热风扇噪音

1、 散热风扇噪音测试

依据CNS8753测试规范。如略图所示将风扇放置于背景噪音低于15分贝之无音室中,距离噪音计1公尺处,测风扇之吸风面处,经由电脑汇整测得资料后汇出资料与升压趋势图、倍频带均能升压位准图等等。
 
2、散热风扇噪音如何表示
人耳所听取之音的强度,实际上会随音的频率而有所不同,例如在1000Hz时人耳特别敏感,所以相同音压的两不同频率,会免得1000Hz的频率其音量较大。所谓噪音与音乐的差別只是听起来舒适与否,在音波而而言并没两样。
人耳所能听取之音的强度水准(SIL)可以用下式表示:
SIL=log I/Io(Bel)或lO log(I/10*-12(W/m*2))Db
Io:最小可听取之音的强度(10*-12(W/m*2))
I:音的强度〈W /m*2〉
另外,也可用音压表示:
L=log p*2/po*2〈Bel〉或10 log p/po〈dB〉
po:最小可听取之音压〈N/m*2〉
p:音压〈W/m*2〉<>

十二月18

关于散热风扇寿命

 
1.产品寿命期望值MTTF是指产品发生63.2%不良时之預期时间,或称为信赖度36.8%之时间产品寿命期望值L10是指产品发生10%不良时之預期时间,或称信赖度90%之时间
   MTTF=t1+(t2-t1)*0.632         L10=t1+(t2-t1)*0.1
   t1:达不良率值最短时间      t2:达不良率值最长时间
2.所请不良之定义并无一定之规范,譬如:
   (1)可以用一批产品作测试,经2000,3000,5000,10000,18000小时后测试其转速、消耗电流是否超出规格做为不良之定义。
   (2)或以精密测量仪器测量轴心润滑油料残余量剩多少为不良定义。
3.测试样品数越多则数据越可靠,最少三个。
4.测试时间可以2000,3000,5000,10000,18000小时做为规范。

   也就是说测试时间点i为1,2,….n,因测试点有五点,所以n=5,I=1,2,3,4,5 共五点。
5. 假设现有一风扇产品,以轴心油料消耗至50%时即视为不良,因油料耗至50%时间相当长,所以必需以外差法求其时间     若油料损耗曲线近线,油耗公式可写为Y=Ax+b
     Y:经过i时间后油指残余量
     X:时间(单位:小时)
     a:曲线斜率。等于Σ(Xi-X)*(Yi-Y)/ Σ(Xi-X)2
     b:常数(单位:%)等于Y-[Σ(Xi-X)*(Yi-Y)/ Σ(Xi-X)2]*X=Y-Ax
    注:计算时,若b>100%以100%计算
     X:=各测试时间点之平均值
  =(2000+3000+5000+10000+18000)/5=7600小时
     Y:各测试时间点油脂残余量平均值,假设有三个样品S1、S2、S3经过i时间其油脂残余量如下:
X=7600,Y=(99.9+99.8+99.6+99.1+98)/5=99.28%
   a=[(2000-7600)(99.9-99.28)+(3000-7600)(99.8-99.28)+(5000-7600)(99.6-99.28)+ (10000-7600)(9931-99.28)+(18000-7600)
      (98-99.28)]/[(2000-7600)2+(3000-7600)2+(5000-7600)2+(10000-7600)2+(18000-7600)2]=[(-3472)+(-2392)+(-832)+(-432)+
      (-13312)]/[(31360000)+(21160000)+(6760000)+(108160000)]=-20440/167440000=-0.000122
   b=Y-aX=99.28-(-0.000122*7600)=99.28+0.927=100.2(%),以100(%)计算依据油耗公式Y=aX+b,得知S1风扇在润滑油量(Y)剩50%之时间X
   X=(Y-b)/a=(50-100)/(-0.000122)=-50/(-0.000122)=409836小时
 
X=7600,Y=(99.5+99.2+97+93+87)/5=95.14%
   a=[(2000-7600)(99.5-95.14)+(3000-7600)(99.2-95.14)+(5000-7600)(97-95.14)+ (10000-7600)(9.-95.14)+(18000-7600)
       (87-95.14)]/ [(2000-7600)2+(3000-7600)2+(5000-7600)2+(10000-7600)2+(18000-7600)2]=[(-24420)+(-18680)+(-4840)
       +(-5140)+(-84660)]/[(31360000)+(21160000)+(6760000)+(108160000)]=-137740/167440000=-0.0008226
   b=Y-aX=95.14-(-0.0008226*7600)=95.14+6.25=101.39(%),以100%計算
   依据油耗公式Y=aX+b,得知S2散热风扇在润滑油量(Y)剩50%之时间X:
   X=(Y-b)/a=(50-100)/(-0.0008226)=-50/(-0.0008226)=60782小时

X=7600,Y=(99.5+99.3+98+96+93)/5=97.16%
   a=[(2000-7600)(99.5-97.16)+(3000-7600)(99.3-97.16)+(5000-7600)(98-97.16)+ (10000-7600)(96-97.16)+(18000-7600)
       (93-97.16)]/ [(2000-7600)2+(3000-7600)2+(5000-7600)2+(10000-7600)2+(18000-7600)2]=[(-13104)+(-9844)+(-2184)
       +(-2784)+(-43264)]/[(31360000)+(21160000)+(6760000)+(108160000)]=-71180/167440000=-0.0004251
   b=Y-aX=0.90-(-0.0004251*7600)=97.14+3.23=100.37(%),以100%计算
   依据油耗公式Y=aX+b,得知S3散热风扇在润滑油量(Y)剩50%之时间X:
   X=(Y-b)/a=(50-100)/(-0.0004251)=-50/(-0.0004251)=117619小时
6.由以上三样品得知:
油料最先消耗50%的风扇为S2,时间为60782小时,最慢者为S1,时间409836小时,所以得知t1=60782小时,t2=409836小时
7.MTTF=t1+(t2-t1)*0.632=60782+(409836-60782)*0.632=60782+220602=281384小时
    L10=t1+(t2-t1)*0.1=60782+(409836-60782)*0.1=60782+34905=95687小时

七月29

深圳福升电机有限公司新站推出

深圳福升电机有限公司是专业生产各类轴流风机的厂家,目前公司主要的产品为:交直流风机、横流风机、轴流风机、离心风机、散热风机、散热风扇、轴流风扇等。其产品广泛用于各类电子行业的机器设备中。
欢迎各界人事前来洽谈合作。