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散热风扇常见技术指标解析

文章来源:腾世优创 发布时间:2019-01-16 14:11:53 阅读数:822

对风冷散热器而言,最终都要通过风扇的强制对流来加快热量的散发,因此一款好的风扇的好坏,对整个散热效果起到了决定性的作用。

 

决定风扇最终散热性能的因素很多,主要包括风量、转速、噪音、使用寿命长短、采用任何散叶轴承等。

 

风量

风量是指风冷散热器风扇每分钟排出或纳入的空气体积,如果按立方英尺来计算,单位就是CFM;如果按立方米来计算,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风扇一般会到达10CFM,60×60×25mm风扇通常能达到20-30CFM。

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指标。显然,风量越大的散热器其散热能力越好。这是因为空气的热熔比率是一定的,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量方式有关。

 

风量和风压

风量和风压是两个概念。一般来说,在厂商节约成本的成本的考量下,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),相反地,风压大则往往意味着风量就小,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高风压的风扇。

 

风扇转速

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(外部测量是用其他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)。

随着应用情况和环境温度的变化,有时需要不同转速风扇来满足要求。一些厂商特意设计出可以调节风扇转速的散热器,分自动和手动两种。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,以达到一个动态平衡,从而让风噪与散热效果保持一个最佳的临界点。

 

 

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)。测量风扇噪音时需要在噪音小于17dB的消音室中进行,距离风扇1米,并延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。风扇噪音的频谱特性也很重要,因此还需要用频谱仪记录风扇的噪音频率分布情况,一般要求风扇的噪音要尽量的小,而且不存在异音。

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。应在风量相同的情况下,大风扇在较低转速时的工作噪音要小于小风扇在高转速时的工作噪音。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轴承和轴承之间要摩擦碰撞,所以也是风扇噪音的一个主要来源。

 

风扇噪音的来源有:

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,转子不平衡造成偏心距,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个部分。

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,产生噪音;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音;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湍流噪音。这三种原因所引起的噪音可以综合性的称为“切风噪音”,一般风量风压大的风扇,其切风噪音也较大。

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,若还有其他声音发出,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障碍工作时间,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组成。’


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