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選購散熱風扇需要的一些常識

日期: 2017-08-28
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一、選購散熱風扇的一般常識:

在選購風機時一般要了解如下必要信息:

★風機的尺寸。

★確定風機是直流還是交流。

★風機的供電電壓的數值。例如:交流220V, 110V, 380V。直流5V,12V,24V,36V,48V。

★風機的軸承形式,滾珠或者含油。

★風機的風量,轉速。例如,多少立方米每分鐘,或者多少立方英尺每分鐘。

★風壓值。



二、關于軸承:

含油軸承(Sleeve Bearing)


傳統的直流無碳刷風扇馬達設計時,是扇葉轉子(簡稱轉子)及其軸芯穿越含油軸承,簡稱SLEEVE軸承,樞接固定在馬達定子之中心位置,使轉子與定子之間保持一個適當之間隙,當然軸芯與軸承間亦務必有間隙之存在,才不會將軸芯死鎖而無法運轉;而馬達之定子結構部分(簡稱定子),在電源輸入之后,就會在轉子與定子間產生感應磁力線,及驅動回路之控制使風扇馬達運轉。故傳統之風扇馬達架構,只有一個扇葉轉子及一個馬達定子和一個驅動回路,而借著軸芯與軸承之樞接,隨著磁場感應而運轉。

1. 用含油軸承的優點

A. 耐外力之撞擊,運輸時所造成之損壞較少;

B. 價格便宜(與滾珠軸承相比,價格差異很大。

2. 用含油軸承的缺點

A. 空氣中的灰塵會因風扇馬達之運轉而被吸入馬達核心,與儲存在軸承周圍之潤滑油混合成油泥,而造運轉噪音,甚至于卡死不轉;

B. 軸承內徑容易磨損,使用壽命較短;

C. 無法被使用在攜帶式產品上;

D. 軸承與軸芯之間隙小,馬達之運轉激活效果較差 ;

E. 馬達運轉軸芯與軸承摩擦所產生的高溫氣體,因受軸承兩端之油圈、華司阻礙,無法排除而形成氮化物,易淤塞于軸芯與軸承之間 隙內,阻礙馬達運轉之順暢。

滾珠軸承(Ball Bearing)


滾珠軸承是運用圓金屬珠運轉,屬于點的接觸,故激活運轉很容易。再加上滾珠軸承配合彈簧使用,故在彈簧頂撐著BALLBearing之外金屬環,而使整個扇葉轉子的重量坐落在滾珠軸承上,且由彈簧間接頂撐著,故可使用于不同之方向、角度之可攜式產品,但仍要防止掉落,以免滾珠軸承受損,而造成噪音產生與使用壽命的減損。

1. 使用滾珠軸承的優點

A. 金屬珠運轉屬于點的接觸,故激活運轉很容易 ;

B. 可使用于常以不同置放角度及方向操作的可攜式產品(但要防止亂摔或掉落);

C. 使用壽命較長(與含油軸承相比) 。

2. 用滾珠軸承的缺點

A. 軸承結構體相當的脆弱,無法承受外力之撞擊;

B. 馬達轉動時,金屬珠之滾動會產生較大之噪音;

C. 價格高,無法與含油軸承在成本價格上競爭;

D. 滾珠軸承之來源與數量需求,不易掌控;

E. 滾珠軸承使用彈簧的彈性而使其定位,組裝上較為不易。



三、風機工作原理:

直流風機工作原理:


根據安培右手定則,導體通過電流,周圍會產生磁場,若將此導體置于另一固定磁場 中,則將產生吸力或斥力,造成物體移動。在直流風扇的扇葉內部,附著一事先充有磁性之橡膠磁鐵。環繞著硅鋼片,軸心部份纏繞兩組線圈,并使用霍爾感應組件 作為同步偵測裝置,控制一組電路,該電路使纏繞軸心的兩組線圈輪流工作。硅鋼片產生不同磁極,此磁極與橡膠磁鐵產生吸斥力。當吸斥力大于虱扇的靜摩擦力 時,扇葉自然轉動。由于霍爾感應組件提供同步信號,扇葉因此得以持續運轉,至于其運轉方向,可依佛萊明右手定則決定。

交流風機工作原理:


AC風扇與DC風扇的區別。前者電源為交流,電源電壓會正負交變,不像DC風扇 電源電壓固定,必須依賴電路控制,使兩組線圈輪 流工作才能產生不同磁場。AC風扇因電源頻率固定,所以硅鋼片產生的磁極變化速度,由電源頻率決定, 頻率愈高磁場切換速度愈快,理論上轉速會愈快,就像直流風扇極數愈多轉速愈快的原理一樣。不過,頻率也不能太快,太快將造成激活困難。



四、關于噪音:

風扇的噪音是在背景噪音低于15 dBA無回響室中所測量。待測風扇在自由空氣中運轉,距入風口一米處置一噪音計。

風扇的噪音值通常以音壓級(SPL)之倍頻帶繪出。分貝(dBA)的改變所形成的效應,如下列征兆所示:

A> 3 dBA 幾乎沒有感覺

B> 5 dBA 感覺出來

C> 10 dBA 感覺兩倍大聲響


噪音程度:

A> 0 ~ 20 dBA 很微弱

B> 20 ~ 40 dBA 微弱

C> 40 ~ 60 dBA 中度

D> 60 ~ 80 dBA 大聲

E> 80 ~ 100 dBA 很大聲

F> 100 ~ 140 dBA 震耳欲聾 ? ??



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五、關于風量:

風量單位(點擊:風量風壓自動換算表)

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 Peter Hour,立方公尺/時(m3/h)

L/s:Liter Per Second,公升/秒(L/s)

L/min:Liter Per Second,公升/分(L/min)




六、關于靜壓:

靜壓單位

N:Newton,1n=0.101097Kgf

Pa:Pascal,Pa=N/m^2

mmAq:Aq=Aqua(水柱)之簡稱,mmAq又稱mmH2O;1mmAq=1Kg/m^2

atm:大氣壓;一大氣壓等于在0℃干燥狀態下760mmHg的壓力。

因水銀重量是水的13.5947倍,所以一大氣壓又等于10332mmH2O的壓力

bar:1 bar=0.00001Pa=10-5Pa


空氣量

送風機單位時間吸入的空氣流量稱為空氣量(Air volume,Air quantity),通常以Q(m*3/min)為氣體量在吸入空氣時特稱為空氣量,風扇的場合又稱風量。(Capacity) 氣體依其壓力、溫度而改變體積,所以提到吐出空氣量時,一定要注記該場所的壓力和溫度,故稱吸入空氣量。

*標準狀態空氣:

溫度20°C、大氣壓760mmHg,濕度65%的潮濕空氣為標準空氣,此時單位體積空氣的重量(又稱比重量)為L2Kg/m*3

*基準狀態空氣:

溫度0°C、大氣壓760mmHg、濕度0%的潮濕空氣為標準空氣,此時單位體積空氣的重量(又稱比重量)為1.293Kg/m*3。以Nm*3/min表示




七、IP等級:

IP等級是在IEC60529定義的一套物理標準(BVSEN60529 :1991)。 IP等級被表達為二個數字(例: IP55)。 第一個數字定義接觸及微粒的保護等級,第二個數字定義對水的保護等級。


*絕緣等級參考:

絕緣材料系統由標準National Electrical Manufacturers Association (美國電子制造商協會)估計最大容許的操作溫度如下:


? T(oF) = [T(oC)](9/5) + 32

允許的溫度上升根據基準環境溫度40oC. 操作溫度是基準環境溫度+允許的溫度上升+線圈容限「熱點」。

下列例子 溫度容忍等級F : 40oC + 105oC + 10oC = 155oC.

一般馬達操作溫度不應使用于最大值之上,每上升10oC可能造成馬達壽命減少一半。

溫度容忍等級B普遍用于60赫茲及美國馬達。 溫度容忍等級F普遍用于國際和50赫茲馬達。


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2017 - 08 - 28
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