风冷散热器相关技

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1、风冷散热器相关技术浅析之风扇篇前言风扇具有导流、换气、散热等各种用途。本篇就对风冷散热器中使用的风扇类型为直流无刷风扇DCBrushlessFan（下文如无特别说明，简称“风扇”）略加介绍。风冷散热器中使用的典型风扇外形是一个底面为正方形的扁柱体，四角留有安装所需的固定孔位，直流电机通过支架固定在外框上，扇叶与转子连接在一起，通过轴承安装在电机主体之上。一些“非典型”的风扇采用了较特殊的形状与设计，但整体结构与此并无太大差异。安培右手定則:當電流通過導體時,導體周圍會產生磁場磁場原理:同極相斥;異極相吸直流風扇原理:在扇葉內部置入充有磁性橡膠磁環,形成

2、永磁的外部磁場.通電矽鋼片上兩組線圈,矽鋼片產生磁場,並使用霍爾感應元件同步偵測控制電路,使纏繞矽鋼片上兩組線圈輪流工作.矽鋼片產生不同磁極,此磁極與橡膠磁環產生吸斥力.當吸斥力大於風扇的靜摩擦力時，扇葉自然轉動。由於霍爾感應元件提供同步信號，扇葉因此得以持續運轉风扇的原理风扇的原理NSNSNNSSNSNSNNSSNSNST1T3T2電路控制:周期性改變電流的方向,從而形成周期性的磁場的方向膠磁(永磁體)一、风扇的类型1、轴流扇类型（AxialFan）2、鼓风机类型（BlowerFan）3、横流扇类型（CrossFan）二、风扇的轴承类型1、含油轴承（

3、SleeveBearing）2、液压轴承（HydraulicBearing）3、滚珠轴承（BallBearing）a双滚珠轴承（TwoBallBearing）b单滚珠轴承（OneBallOneSleeveBearing）4、陶瓷轴承（CeramicBearing）1、含油轴承（SleeveBearing）传统的轴承技术，轴芯嵌套在轴套之内转动，利用润滑油充填轴芯与轴套间的空隙，减少摩擦与振动。使用初期，润滑油均匀填充轴芯与轴套间的空隙，令转动平滑稳定，因而工作噪音很低，轴承磨损少。但随使用时间增长、灰尘吸附增多，润滑油会因摩擦发热而挥发，油量逐渐减少，

4、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，因此不适合高转速的“暴力型”风扇，也无法达到“长寿”的目标。通常产品寿命为5000～8000小时。2、液压轴承（HydraulicBearing）液压轴承所进行的改进包括：1.增加磁悬浮挡板，令轴芯在旋转过程中与轴套接触的机会更少；2.轴承底部固定端密封，形成较大储油空间，可保存较多润滑油；3.采用低热损耗的润滑油脂，轴承在高温状态下仍可保证油脂的润滑特性；4.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；5.表面具有大量毛细孔，可吸附润滑油，保证轴承的高润滑度

5、。通过多方面的改进，液压轴承可以在低于含油轴承噪音水平的同时达到滚珠轴承的转速、工作温度与寿命。通常产品寿命可达40000小时以上3、滚珠轴承（BallBearing）有一定物理知识的人都知道：压力与接触面粗糙程度相同的情况下，滚动摩擦力小于滑动摩擦力。轮子便是基于此理论而诞生的人类最伟大发明之一，滚珠轴承也是此理论实际应用的一大典范滚珠轴承不再仅依靠润滑剂填充轴芯与轴套间的空隙，而是将空间略加扩大，在其中置入数个金属滚珠。当轴芯与轴套相对运动时，滚珠也随之滚动，并不与二者发生滑动摩擦，降低转动阻力，减少能量损耗。当然，为了填补空间兼而起润滑作用，滚珠

6、轴承也需要使用润滑剂，但工作空间相对含油轴承密封较好，且摩擦更小，寿命很长若仅以一道滚珠支撑，难以保证旋转轴的稳定，因而通常需要两道滚珠进行约束。但由于结构较为复杂，滚珠轴承的制造成本相对较高，为了控制产品成本，便产生了双滚珠与单滚珠两类滚珠轴承双滚珠轴承应可算是滚珠轴承的典型代表，除具有阻力小、寿命长等特点外，因轴芯、滚珠、轴套间空隙较大，容易发生振动，还具有工作噪音大的不足之处。通常产品寿命可达50000～100000小时单滚珠轴承则是为了弥补双滚珠轴承成本高、噪音大等不足之处的折衷产物，采用其它形式轴承与一道滚珠轴承配合，对轴芯进行支撑。与滚珠轴

7、承配合的轴承可选范围很大，从传统的含油轴承到磁悬浮轴承，目前都有产品可见，而使用采多的仍然是含油轴承与单道滚珠的组合。此种组合中，含油轴承只起小部分的支撑作用，磨损较单独工作中大幅减少；同时，还可减少双滚珠轴承产生的震动，降低工作噪音。采用此类单滚珠+含油的轴承，可兼顾寿命、成本与噪音。通常产品寿命根据与单滚珠搭配的轴承种类存在一定差距，一般在40000小时以上。4、陶瓷轴承（CeramicBearing）精密陶瓷轴承堪称从制造材质方面对轴承进行改进的杰作采用陶瓷材料粉末精密加工而成的轴芯，得益于精密陶瓷材料高强度、高硬度、耐高温的特点，大幅延长轴承使

8、用寿命。精密陶瓷轴承在各种小型电机中得到广泛应用，典型代表有直流风扇、小型水泵、光存储设备主轴