风扇入门介绍

1、风扇入门介绍风扇散热使命：随着科技的不断进步， 电子产品的功能愈强，个人电脑的普及，使得各项工作几乎都与电脑离不开关系，同时电脑的功能的不断强大、电子元件的集成度愈发强大，电子元件所产生的热量和噪音，却让我们感到厌烦，因此电子元件的散热变的愈加重要；风扇是利用强制热对流的方式散热，他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。 风扇的应用 风扇基础知识培训目录：第一部分： 风扇分类介绍； 风扇散热使命/风扇分类第二部分： 风扇结构介绍； 转子部分/定子部分第三部分： 风扇性能与测试 起压/转速/电

2、流/FG/PWM第四部分： 风扇使用注意事项第一部分： 风扇分类介绍风扇分类：1. 按叶型与空气流动方式分：轴流风扇（AXIAL FAN）、离心风扇（BLOWER）；2. 按工作电流方式分：直流风扇（DC FAN）、交流风扇（AC FAN）；3. 按风扇的用途分：电源风扇（POWER FAN）、机箱风扇、音响风扇、冰箱风扇、汽车风扇、桌上型电脑风扇（DESK TOP）、笔记本风扇（NOTEBOOK FAN）、VGA FAN、GPU FAN、SERVICE FAN、PDA FAN、LCD FAN；另，直流风扇自身细分又很详细：按工作电压分：DC 5V、12V、36V、48V；按导线或功能分：2P

3、IN、3PIN（FG）、4PIN（FG PWM）；按外框尺寸分：25MM、30MM、40MM、50MM、56MM、70MM；按电路系统、轴承系统、铁心结构又可以更做细分；透平机械 turbomachinery ： 具有叶片的动力式流体机械。透平机械的共同特点是装有叶片的转子作高速旋转运动，流体（气体或液体）流经叶片之间通道时，叶片与流体之间产生力的相互作用，借以实现能量转化。按能量转化方向的不同，透平机械分为原动机和从动机。原动机将流体的能量（热能、势能或动能）转化为机械能；从动机和原动机在原理和结构上基本相同，只是工作过程相反。透平机械主要分为轴流式和径流式（离心式或向心式）两种。在轴流式机

4、械中，流体沿轴向流动；径流式机械中，流体主要沿着径向流动。还有一种斜流式机械，流体的流动方向介于上述两者之间。风扇按流体方向分类说明：有轴流和径流式两种；轴流式风扇工作时，叶片推动空气以与轴相同的方向流动，所以称为轴流风扇（AXIAL FAN） ；径流式风扇工作时，叶片推动空气以与轴相垂直的方向（即径向）流动，所以称为径流风扇（BLOWER） 。风扇极性与功能分类说明：按导线分：2PIN 、 3PIN 、 4PIN按功能分：普通风扇（2PIN）、三线风扇（FG OR RD）、四线风扇（FG & PWM)、温控风扇等；红色红色 正极正极黑色黑色 负极负极黄色黄色 FG1PWM 信号信号2

5、FG 信号信号3负极负极4正极正极风扇外框尺寸分类说明：按风扇的长宽高（L * W * H）分：如40*40*10 mm、74*60*10.5 mm;第二部分： 风扇结构介绍风扇各组成部件介绍：风扇的组成：分为转子部分和定子部分： 转子：包括扇叶、轴芯、磁环、磁环外框； 定子：包括电机、外框、轴承、连接器等。（结构说明如下页）PBS连接器连接器功测功测外框组合外框组合培林或培林或轴承轴承外框外框PBS组合组合风扇风扇半成品半成品扇叶组合扇叶组合空扇叶空扇叶磁环组合磁环组合胶磁胶磁磁铁外套磁铁外套扣环扣环成品测试成品测试成品烤机成品烤机贴纸贴纸包装出货包装出货PCBASTATA组合组合铁芯铁芯上

6、下片上下片漆包线漆包线风扇组装工艺流程风扇组装工艺流程成品成品PBS加工绕线线径绕线线径和阻值和阻值贴片工艺贴片工艺扇叶组合加工扇叶组合加工充磁电压充磁电压扇叶组合尺寸扇叶组合尺寸测试测试功能测试功能测试信赖度测试信赖度测试安规测试安规测试成品在线测试成品在线测试成品加工成品加工PBS压入尺寸压入尺寸连接器焊接连接器焊接轴承轴承压入尺寸压入尺寸风扇重点参数管控：风扇重点参数管控：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

7、绕组极性，推动转子运转，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（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动压轴承等 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；通常产品寿命为2000030000小时 。 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

8、储油量，避免油流失。是延长风扇寿命的经济型解决方案。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40000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。风扇轴承结构设计分类动压轴承FDB動壓溝槽的功能： 儲存潤滑油防止潤滑油洩漏產生高壓支撐旋轉軸心动压轴承FDB结构设计FDB優勢軸承形式軸承形式圖示圖示潤滑條件潤滑條件精度精度噪音噪音壽命壽命(小時小時)抗振能力抗振能力含油軸承含油軸承邊界潤滑低中30,00050,000中滾珠軸承滾珠軸承滾動接觸高高80,000低動壓軸承動壓軸承完全潤滑高低100,0

9、00高风扇转子-扇叶风扇转子组成：轴心 / 扇叶 / 马达壳 / 胶磁；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；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。第三部分 风扇性能与测试风扇性能-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 ；额定电压：风扇工作时的标准供电电压；额定电流：风扇额定电压下工作时的 工作电流；额定功率 = 额定电压 * 额定电流；额定功率 = 额定电压 * 额定电流；风扇性能-启动电压启动电压是指：在电源电压先归零条件下，接通风扇，旋转电压

10、旋钮，使电压缓缓提高，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12V风扇的启动电压都在7 V以下；常规5V风扇的启动电压都在3.5V以下；风扇性能-转速 电流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。 电流：风扇在额定工作电压下，风扇流过的电流；风扇性能-FG信号 波形 * 风扇除正负两条电源线以外,还有第三条导线,输

11、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。示波器测试电流波电流波 波形图波形图FG方波方波 波形图波形图风扇性能风扇性能-PWM信号信号 Intel为新型CPU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。PWM测试仪PWMpulse wid

12、th modulationPwm controlled fan风扇性能风扇性能-风压风压P、风量、风量Q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

13、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测试仪进行the standard of American AMCA-210 同时风扇的选择，需要考虑系统阻尼；风扇性能风扇性能-风压风量与系统阻尼风压风量与系统阻尼风扇性能风扇性能-噪音噪音风扇噪音按类型分：机械噪音、气动噪音、电气噪音；噪音测试环境：无响室 ISO7779标准；噪音值的单位为dB（A），它通常可用噪音计测量；无响室无响室风扇性能风扇性能-振动与平衡标准振动与平衡标准a. 动平衡概念与风扇平衡等级定义ISO1940 G6.3风扇性能-振动

14、与平衡标准b. 不平衡成因与动静平衡的选择风扇性能-振动与平衡标准c. 振动成因与频谱分析风扇性能风扇性能-信耐度测试信耐度测试1 life5 Vibration2 Impeller Lock Test6 Mechanical Shock3 Power & Thermal Cycling 7 Humidity Exposure Test4 Thermal Shock8 Drop Test风扇性能-信耐度测试Test ItemQtyTest Condition1.Life101.Temperature: +702.Voltage: 12.0 V DC3.Duration: 4200 ho

15、urs4.test cycle:0,1week,2week,3week,4week, 2months,3months,4months,5months2.Impeller Lock Test51.Temperature: +25 or room temp.2.Voltage: 12.0 VDC 3.STA temp. should be monitored (1pcs)4.Duration: 72 Hours5.Perform 500VAC/60sec dielectric strength test after lock testingTest ItemQtyTest Condition3.P

16、ower & Thermal Cycling 101.Low Temperature: -10/4hours2.High Temperature: +70/4hours3.Translation time: 1hours4.Rated voltage:13.8 VDC5.Cycles: 56.Power duty cycle: ON/5Min.; OFF/5Min.4.Thermal Shock101.Low Temperature: -402.High Temperature: +803.Shock Time: 30minutes4.Transition Time 5minutes5

17、.Duty Cycles: 5风扇性能-信耐度测试Test ItemQtyTest Condition5.Vibration101.Direction: X,Y,Z2.Frequency (Hz) PSD(g/Hz) 5-30 0.04 30-500 0.0023.Time: 5minutes To All Three Directions6.Mechanical Shock101.Pulse Shape: 1/2 Sine Wave2.Peak Acceleration: 588 m/s (equivalent 60g)3.Duration Of Pulse: 11ms4.Direction

18、: X,Y,Z(3 Axis)5.Number Of Shocks: 5shocks For Each Direction.风扇性能-信耐度测试Test ItemQtyTest Condition7.Humidity Exposure Test101.Temperature: +602.Humidity: 90% 95%3.Duration: 168hours4. 5pcs are in operation(12VDC); 5pcs are in non-operation8.Drop Test1001.Height: 600mm2.Drop condition: One point / three side / six surface3.Drop Surface: 20mm Wood