直流调频电扇的电机是否有整流子电机,

直流电机换向器(整流子)_价格_图片_简介_爱帮网
价格:面议
最小采购量:不限 品牌/型号:德通/QZQC-DT32-019 是否提供加工定制:是
直流电机换向器(整流子)的详细信息
品牌/型号:德通/QZQC-DT32-019是否提供加工定制:是适用范围:直流电机配件名称:换向器材质:银铜或电解铜;电木粉或玻璃纤维
直流电机换向器(整流子)产品规格:外径16.8;内孔6;高12.5;12片产品形状:钩型本公司已通过ISO国际质量体系认证,在企业的发展过程中,我们一贯注重产品的质量控制,技术的改进,工艺的创新,设备的改良,以及提高全体员工的素质,以上乘产品质量及完善的售后服务体系,赢得了国内外客商的信任与支持。德通人愿与广大客户携手并进,共创辉煌。
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直流风扇运转的基本原则
一、直流风扇运转的基本原则 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。在直流风扇的转子(扇叶)内部,附着一事先充有磁性之橡 胶永久磁铁环(橡胶磁环内依矽钢片的极数充入永久固定相对应 的磁极对数,即 N、S、N、S ~)。转子(扇叶)以轴心中心定位 并环绕着矽钢片,矽钢片上缠绕着两组线圈,采用霍尔感应组件 作为同步侦测装置,控制一组电路,该电路使缠绕矽钢片上的两 组线圈轮流切换工作,使矽钢片外表面产生不同磁极(即 N、S、N、 S~),此磁极与橡胶磁铁相互间产生吸斥力。当吸斥力大于风扇 的静摩擦力时,转子(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。
风扇的能源转换:电能→电磁能→机械能(动能)→热能
二、何谓直流无刷风扇 (以下简称直流风扇)
1﹞传统的直流马达必须有电刷和换向器(整流子)以提供不同方 向电流的切换,产生推力使马达持续运转。
2﹞目前我们所生产制造的风扇是使用电压为直流电压,则是以 固定的电子切换开关(例如霍尔感应组件 IC)代替电刷,执行 电流切换推动转子持续运转,所管它叫“直流无刷风扇”
3﹞直流无刷风扇的优点:
3-1﹞没有碳刷的磨耗,可以长时间持续运转,不需保养维修。
3-2﹞容易高速运转,效率高,低噪音。
3-3﹞切换电流时不会产生火花。
三、风扇开发过程
风压风量测试
四、典型直流风扇控制电路直流的风扇控制电路中应该有许多半导体无件,现在已经收纳
在一个或多个 IC 里面,有许多厂商专门设计制造出很多型号控制马达 IC 供给风扇电路者设计使用。不同型号的 IC 控制电路不一样, 但主要目的都是为更有效的控制和保护提供线圈的有效功能及风 扇相关特性需求。
◆双线圈控制
◆单线圈控制
五、直流风扇基本构造 直流风扇主要由转子、定子、扇框和其它辅助元件(如轴承
/Bearing/扣环等)组合而成。目前各商家推出不同名称叫法 风扇,只是在基本结构上作一些完善,但都不能脱离以下组合原件。
(图示一)
(图示二:转子)&&&&&&&&&&&&&&&&&& (图示二:定子)
六、风扇规格的分类
1﹞依外型尺寸分,如:
1-1﹞2510 【长 25×宽 25×厚 10mm】
1-2﹞4020 【长 40×宽 40×厚 20mm】
1-3﹞6015 【长 60×宽 60×厚 15mm】
1-4﹞8025 【长 80×宽 80×厚 25mm】
1-5﹞12025【长 120×宽 120×厚 25mm】
1-6﹞12032【长 120×宽 120×厚 32mm】等
(8025 图示)
2﹞ 依使用额定电压分,如:
2-1﹞DC5V 【使用电压范围:4.5V~5.5V】
2-2﹞DC12V 【使用电压范围:10.2V~13.8V】
2-3﹞DC24V 【使用电压范围:20.4V~27.6V】
2-4﹞DC48V 【使用电压范围:43V~52V】等
3﹞ 依风扇转速来分,如:
3-1﹞超高转速(表示该风扇在使用安全的条件下的最高转速)
3-2﹞高转速
3-3﹞中转速
3-4﹞低转速
3-5﹞超低转速(表示该风扇在额定电压下能持续运转的最低 转速)
4﹞依机械轴承系统分,如:
4-1﹞双滚珠结构【2 个滚珠轴承(Bearing)+S420 铁轴心】
◆ 双滚珠结构滚珠内部接触模式为多点式接触,滚动摩擦,为 使为使滚珠轴承不受挤压损坏,在组装滚珠轴承不易过紧, 在这种情况下转子运转时因磁矩力和风流力关系滚珠轴承 会产生上下或左右偏摆从而形成异音出现,所以双滚珠轴承 结构需结滚珠轴承加一弹簧来进行预压;在此弹簧的预压力 选择很重要,预压力太大影响转速,且轴承内部滚珠增大其 磨擦系数而降低使用寿命,预压力太小转子会偏摆产生异 音。
◆ 最理想的设计为在确保磁力中心线的条件下将预压弹簧加 在两滚珠轴承中间,加大轴心间的臂距,这样保证两滚珠轴 承的平衡,更增加了风扇运转的稳定性。
4-2﹞单滚珠结构 【个滚珠轴承(Bearing)+含油轴承
(Sleeve)+S420 铁轴心】
◆ 单滚珠结构为多点式接触与线接触,滚动摩擦,含油轴承在结构中起转子轴心运转时因转矩因素所引起摆动的支点, 此结构若转子平衡不好的话含油轴承磨损更快,此结构装配对扇框中管的同心度及转子平衡要求很高,这往往易产 生滚珠轴承与含油轴承不同心及卡死不转,易引起风扇起 动不良和转速偏低及异音等不良,且滚珠轴承与中管装配 要呈适度配合(太紧滚珠轴承易损坏产生异音,太松滚珠轴 承左右晃动也产生异音,所以此尺寸的管制为单培结构的 重点),为给滚珠轴承有一预压力,转子不需做磁浮,但要 确保 Hall IC 感应良好。
◆ &单滚珠结构标准装配方式为滚珠轴承在上,含油轴承在 下,两者要有一间距,防止含油轴承的油进入滚珠轴承内部 从而产生异音,同时点油量需减少,油选择同 Sleeve 结构 同样。
4-3﹞含油轴承结构【含油轴承(Sleeve)+S420 铁轴心】
◆ 风扇轴承采用 1pcs 含油轴承,转子轴心选用 SUS420 材质,轴心与轴承为线接触,滑动摩擦;对于含油轴承风扇,轴承 含浸油品和外加润滑油品的选择很重要,首要条件为两者要有机相结合及兼溶,这样才能起到最佳的初期润滑效果,否则油品易产生变质,积碳等异常。
◆ 润滑油的选择需耐高温,抗氧性好,且低温时活性良好, 不会造成风扇低温环境下起动困难;油品粘度系数标准为
高转速风扇油品粘度系数偏高,低转速风扇油品粘度系数 偏低,这样才能确保油品不易产生流失。
4-4﹞氧化锆轴心 A 结构【合金含油轴承(B.C.F)+氧化浩轴心】
◆ 風扇軸承採用合金含油軸承,提高耐磨性;轉子軸心選用氧 化锆軸心,结构和加工方式與含油軸承結構風扇一樣,只是 區別於,合金含油軸承与氧化锆軸心配合(氧化锆軸心經過 精密及鏡面加工,其表面粗度可達 Rt=0.04~0.05um,硬度 可達相當於 HRC90 ~95 或 Hv100,硬度极高) ,其整體動態摩擦特性得到大幅度改善,以提升风扇的使用寿命。
4-5﹞氧化锆轴承&轴心 C 结构【氧化浩轴承+氧化浩轴心】
◆氧化锆轴承和氧化锆轴心结合对于目前风扇转轴结构来说 将是最佳的结合(氧化锆轴承内孔和轴心外径经过精密及镜 面加工,其表面粗度可达 Rt=0.01~0.02um,硬度可达相当于
HRC90 ~95,硬度极高),其整体动态摩擦特性得到较大幅度 改善,有效改善机械噪音,从而使转速更稳定。
◆氧化锆轴承密度很小且表面光泽且带有自润滑性,其内部不能含浸油,为保证氧化锆轴承与轴心在先期磨合过程中减小机械性噪音,油品的选择特别重要,确不可能与一般含油轴 承结构的一样。
4-6﹞轴承系统特性比较
平均 30000 小时
平均 50000 小时
平均 65000 小时
平均 75000 小时
平均 85000 小时
5﹞ 依风扇控制方式分,如:
5-1﹞二条线一般控制输出【电压大小可控制风扇转速快慢】
◆ 2 线风扇分为有端和无端(裸线)两种接线方式,端子型号 规格、线材正负极性方向及线规由使用者指定。一般引线采 用两种颜色线材,红色和黑色;红色线接电源的正极电压,黑色线接电源的负极电压。
5-2﹞FG 信号控制输出【电压大小可控制风扇转速,第三条 FG 信号线可提供方波频率信号给设备来侦测其风扇转速实 值】
◆ 3 线 FG 信号输出风扇分为有端和无端(裸线)两种接线方式, 端子型号规格、线材、正负极性方向及线规由使用者指定。 一般引线采用三种颜色线材,红色、黑色和白色(黄色等),
红色线接电源的正极电压,黑色线接电源的色极电压,另外 第三条引线 FG 信号线,FG 信号线颜色常规为白、黄两种;
(接线电路图如下)。
≥FG)/Ic&&&&&&&&&&&&&&& Ic& = ()
◆FG 信号输出波形图:
5-3﹞三条线(RD 信号控制)输出【正(+)/负(-)极电源,电压 大小可控制风扇转速,第三条线可提供一个电频信号给设备 侦测(报警/指示方式等)该风扇是否正常工作运转】
◆ 3 线 RD 信号输出风扇分为有端和无端(裸线)两种接线方式,
端子型号规格、线材正负极性方向及线规由使用者指定。一 般引线采用三种颜色线材,红色、黑色和白色(蓝色等), 红色线接电源的正极电压,黑色线接电源的色极电压,另外 第三条线接 RD 信号端,RD 信号线颜色常规为白、蓝两种;
(接线电路图如下)。
≥D)/Ic&&&&&&&&&&&&&&& Ic& = ()
◆RD 信号输出波形图: Running
5-4﹞四条线(PWM 信号控制)输出【正(+)/负(-)极电源,第 三条 FG 信号线侦测其风扇转速,第四条 PWM(脈衝寬度調節) 提供设备调制其风扇转速】
◆PWM 信号输出波形图:
5-5﹞温度控制输出【正(+)/负(-)极电源,电压大小控制其
风扇转速,风扇电源/控制部分装置热敏电阻,热敏电阻随 温度的变化改变其阻值,从而控制其风扇转速快慢,一般设 计为环境温度高时风扇转速快,环境温度低时风扇转速慢】
◆温控风扇分为真温控和假温控两种,两者间的差异: A.真温控电路设计及转速变化曲线如下图所示,其优缺
优点:其一电路设计为由热敏电阻阻值变化调致 IC 控制内 部频宽来控制风扇的转速快慢,转速变化时相对稳定。其二为热敏电阻本体不发热,确保特性本质及使用周期。其三可应用大电流机种。
缺点:其一电路设计复杂成本高。其二不适用小型机种(内 部 PCB 设置不下)
B.假温控电路设计及转速变化曲线如下图所示,其优缺 点:
优点:其一电路设计简单成本低。其二可应用小型机种。 缺点:其一电路设计为在电源正极端串联一热敏电阻,由热
敏电阻值变化来限流(降压)控制风扇的转速快慢,相对转速变化同样不稳定。其二因热敏电阻串联负截整个电路,其本体易发热,阻值变化很不稳定。其三 不适用高电流机型。
6﹞ 依送风方式,轴流扇和离心扇
6-1﹞轴流扇:最广泛的形式就是用轴流风扇(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。如果把轴流风扇的方向反过来,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,紊流的散热效率 比层流大得多,因此才成为主流设计形式。
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”。
6-1-1﹞正转【逆时针方向,出风方向为风扇正背面方向】
6-1-2﹞反转【顺时针方向,出风方向为风扇出口方向】
6-2﹞离心扇【Blower】:离心风扇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。
离心风扇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。负面的影响噪音大。
6-2-1﹞正转【逆时针方向,出风口出风】
6-2-1﹞反转【顺时针方向,出风口进风】
七、直流风扇的基本特性
1)额定电压:提供风扇的一个固定电压值,如 DC5VDC、DC12V 等,只存在电源设备上的电压误差。电压表示符号:V
2)起动电压: 能使风扇在最低电压下正常运转时的电压。
◆最理想的起动电压测试方式为将风扇转子朝上和下两个方 向平放于工作台面,将电源电压值归零,将待测风扇正确 (注意正负极性)接通电源,从 0V (0.1V、0.2V、0.3V…) 向 上微调电源电压值致风扇正常运转,该电压就是起动电压 值。理论上讲,起动电压值越小越好,证明该风扇机械静 摩擦力越小,风扇运转相对较稳定。
3) 使用电压范围: 设定一个电压范围值,风扇可正常的
在该电压值范围内安全工作运转,如 DC4.5V ~ DC5.5V 等。
4) 额定电流: 在额定电压下风扇稳定工作运转时的电流【电流 表示符号:I , 单位:A(安培), 1A = 1000mA】。在能确保 散热效能情况下,电流越小越好,也就消耗能源越少。
5) 安规电流:表示该风扇在该规格时可达到的安全电流。
◆此电流不能作判定风扇电流大小的依据,真正实值还是额 定电流。
6) 锁定电流: 将风扇在额定电压下锁定转子停止运转,检测该 风扇的最大功耗。
◆该测试的要求与目的为防止风扇转子被异物堵死不转而产 生一大电流,该电流是否会影响其设备的安全。
7) 额定功率: 在额定电压和额定电流下时的消耗功率【单 位:W(瓦特),W = VI(I 单位为 A)】
8) 自动恢复功能:将风扇转子锁定,风扇电流瞬间由大变小, 放天转子,转子处于停止状态,过几秒钟(时间的长短由 IC 或需求作设计调整)后由 IC 自动提供一电流将风扇重新恢复起动,风扇开始由停止状态开始正常运转。
◆该功能主要为防止安装使用过程中风扇转子受外界因素的 原因导致转子被卡死或风扇出现死角,常时间受大电流的 影响而引起风扇烧毁。
◆风扇死角现象分为真性死角和假性死角,主要原因为 IC 感 应强度差、磁框高斯值弱或 IC 感应点设计偏移等造成,判定方式如下: 真性死角:风扇正常在额定电压下运转将扇叶朝下和朝上
用手或一物件将转子触停止,再挪动手或一物 件让风扇自然顺运转方向慢慢移动(周期:两 周),其过程中若出理风扇转子停止运转,再将手或一物件移开转子,并闭风扇电源后再打开, 风扇不能再起始运转称之为真性死角。
假性死角:风扇正常在额定电压下运转将扇叶朝下和朝上 用手或一物件将转子触停止,再挪动手或一物 件让风扇自然顺运转方向慢慢移动(周期:两 周),其过程中若出理风扇转子停止运转,再将手或一物件移开转子,并闭风扇电源后再打开, 风扇能再起始运转称之为假性死角。
这两种方式在风扇产品上出现应都不能接受,表示其风扇性能存在异常。
9) 转速:风扇转子每分钟内运转多少转【转速的单位:RPM】
◆ 风扇达到稳定转速因结构不同有所差异,相对滚珠轴承结 构转速提升比含油轴承结构转速快,滚珠轴承为多点式 滚动摩擦,相对摩擦系数减小,且不受其它外界因素的 影响(如油品粘度),只需转子运转惯性均衡即可稳定, 时间相当短暂;含油轴承与轴心为线面接触摩擦,摩擦 系数相对滚珠轴承大,加上润滑油本身有一定的粘度系 数,油质分子需经破坏方可产生分解从而有效润滑(这需 要一个时间过程,这也是含油轴承据有的特性),温度越 低不易分解,所以在条件温度越低的情况下,风扇转速达 到稳定需要时间越长。对于含油轴承系统风扇油品的选 择,点油量的多少,轴承和轴心公差的配合等都会直接 影响到风扇转速达到稳定的时间。
◆ 条件:25℃,湿度﹤65%
转速稳定时间
双滚珠结构
0.5~1.0 分钟
单滚珠结构
1.0~2.0 分钟
氧化锆轴心(C)结构
1.5~3.0 分钟
氧化锆轴心(A)结构
2.0~4.0 分钟
Sleeve 结构
3.0~5.0 分钟
◆风扇结构和使用环境温度变化与标准(稳定)转速间关系 转速因引环境温度变化起因素: a)线圈(漆包线)因热胀冷缩阻值变化大小 b)轴心与含油轴承间介油质分子分解程度摩擦力大小
转速误差值(%)
双滚珠结构
单滚珠结构
氧化锆轴心(C)结构
氧化锆轴心(A)结构
Sleeve 结构
10)噪音:风扇的噪音是风扇工作时产生杂音的大小,单位为分
贝 dB(A)。引起噪音的产生受多方面的影响,与机械正常磨擦 力、电磁声及空气流动有关。风扇转速越高,风量越大,造 成的噪音也就越大,另外风扇的震动(平衡差)也是不可忽 视因素,当然高品质的风扇自身的震动会很小。
◆ 测量方法是以音量计加装具有“A”型配重的滤波器(所谓 “A”型配重的滤波器,的功能是滤除高频和低频讯号,其 频率响应图看起来好像是一个“A”字型),在无响室中采 用 Microphone 距离风扇本体 1.0M 正对风扇入风口进行测试。
11) 风压风量:
13-1)风压:风压就是风扇克服阻力进行送风时所需要产生 的压力,分为静压和动压。静压是指平行于气 流方向测量到的压力,动压是气体流动所需动 能转化为压力的过程 [单位:mm/H2O(inch/H2O), 风压水柱多少毫米(英寸)]。
13-2)风量:风量就是每分钟风和送出或吸入空气的体积 [单位 M3/min(ft3/min),每分钟多少立方米(立 方英尺)]。(CFM 或 CMM)
◆风扇的风压和风量依负载的风阻而变化,风量等于零的时 候风压最大;风压等于零的时则风量最大,风压风量的 关系,称做风扇的性能曲线。
◆使用并联或串联的风扇特性
A) 并联时的风扇风压不变而风量加倍 B) 串联时的风扇风量不变风压加倍
风扇并联或串联风扇特性 由上图可知,并联的风扇风量加大,但是静压不变;假如系统
阻抗低时,可使用并联方式。本公司不建议风扇采串联方式使用。
◆ 利用因次分析和流体力学原理,可以得到一些公式表示风压、风量、功率和噪音对于转速和空气密度的关系,这些 公式可以帮助设计者和使用者在不同条件下了解风扇的 性能变化。
△P2=△P1(RPM2/RPM1)?
△P2=△P1(p2/ p1)
Q2=Q1(RPM2/RPM1)
N2=N1+50log10(RPM2/RPM1)
N2=N1+20log10(p2/ p1)
W2=W1+(RPM2/RPM1)?
W2=W1(p2/ p1)
风(静)压换算表
风量换算表
12)振动(平衡):风扇的振动可以分为两种模式:
12-1)偏心振动 风扇质量分布不均匀时就会造成偏心振动,所以在制 造过程中必须对风扇作平衡校正及测试,否则将降低风扇的使用寿命及加大装配后噪音值。
12-2)转矩扭动 风扇旋转一圈之中,线圈对风扇的推力并不是维持定值造成风扇加速的不均匀,而产生扭转振动。这些振动本身风扇将具有,在设计上需降低;否则就会增加风扇单体的杂音,如果风扇装配在系统上时,更会将振动传递给系统产生更多的杂音
八、直流风扇可靠性能验证
可靠度为产品于既定的时间内,在特定的使用(环境)条件下, 执行特定性能或功能, 成功达成工作目标的机率。可靠度是由 “功能”, “使用条件”,“时间”及“成功机率”等四个要 素所组成, 其中以“成功几率”为产品可靠度的整体指针。
1) 锁定保护验证:主要效应为风扇不烧毁,结构不失效;失效 模式式为风扇不转,结构变形等。
◆ 将风扇在额定电压下锁定转子,不让其风扇运转来检验风扇定子的安全设置性能好坏。安规锁定时间为 72 小时,若
72 小时过后将锁定取消,风扇还能正常工作运转,同时电 气性能正常。
2) 反向保护验证:主要效应为风扇不烧毁,风扇反向电动式不 回路;失效模式为风扇不转,有反向电动回路。
◆将风扇正负极电源线与供电器电源正负极反接在额定电压 下测试 72 小时,风扇不能有烧毁不转,同时反向电流值为 零 mA。
◆正确反向保护方式为在风扇电源正极端加二极体,其作用 为:
A)反向接线时电压电流完全截止,不会造成风扇烧毁。 B)风扇运转中定子线圈会因切换电极时产生反向电动 式,若没有反向保护易造成该电动式电压引起设备(特
别是精密性设备和仪器)不稳定等异常。
3)抗湿度验证:主要效应为零件焊接及抗氧化性;失效模式为 电性短路/断路,风扇不转、时转时不转或转速不稳定。
◆因风扇长期在使用环境中面临不同温湿度,湿度大小将会 影响电子零件的焊接效果,以最短有效的方法测试为将风 扇置于水中通电能正常运转 12 小时(这为破坏性实验)。
4)材料防火等级验证:主要效应为扇叶、外框的防火性;失效 模式为防火等级不相符(为确保风扇产品在使用过程中安 全,不因风扇产品选用材料不当而导致在高温条件下引起热 变形及燃烧导常)。
◆ UL 94HB 可燃性标准
一个距 20mm 高蓝色本生灯(酒精灯)火焰燃烧被测物本 体(固定一端)30 秒钟后移开。在火焰移开后被测体继续 燃烧,熔化物滴下来的火焰分子掉落距被测物下端 300mm 处干燥的棉花层引起点燃。
◆ UL 94V-O,V-1,V-2 可燃性标准
一个距 20mm 高蓝色本生灯(酒精灯)火焰燃烧被测物本 体(固定一端)10 秒钟后移开。假如被测物在 30 秒之内停止燃烧,则本生灯再次燃烧原处 10 秒钟。假如待测物熔化物滴下来的火焰分子掉落距被测物下端 300mm 处干燥的棉花层。
A)V-O 要求:
A-1) 被测物火焰点燃 10 秒钟后移开,被测物被点燃不 超过 10 秒钟熄灭
A-2) 被测物二次点燃移开,待测物被点燃持续不超过
30 秒钟熄灭
A-3) 被测物点燃滴下来的火焰分子掉落距被测物下端
300mm 处的干燥棉花层不会被点燃 B)V-1 要求:
B-1) 被测物火焰点燃 10 秒钟后移开,被测物被点燃不 超过 30 秒钟熄灭
B-2) 被测物二次点燃移开,待测物被点燃持续不超过
60 秒钟熄灭
B-3) 被测物点燃滴下来的火焰分子掉落距被测物下端
300mm 处的干燥棉花层不会被点燃 C)V-2 要求:
C-1) 被测物火焰点燃 10 秒钟后移开,被测物被点燃不 超过 30 秒钟熄灭
C-2) 被测物二次点燃移开,待测物被点燃持续不超过
60 秒钟熄灭
C-3) 被测物点燃滴下来的火焰分子掉落距被测物下端
300mm 处的干燥棉花层会被点燃
5) 低温性能验证:主要效应为油品粘度增加或凝固,材料硬 化、脆化及收缩;失效模式为风扇不转,材料裂损等。
◆ 将风扇置于-20℃±2℃密闭空室里通电(额定电压)和 不通电两种方式测试 168 小时,通电风扇正常运转,不通电风扇取出后额定电压通电测试能正常运转。
6)高温性能验证:主要效应为结构变化,油品粘度降低蒸发; 失效模式为结构失效,改变特性,润滑失效等。
◆ 将风扇置于 75℃±2℃密闭空室里通电(额定电压)和不通电两种方式测试 500 小时,通电风扇正常运转,不通电风扇取出后额定电压通电测试能正常运转。
7)高低温循环(冷热冲击)验证:主要效应为检验风扇产品 在两温度间快速变化材料异常及电子性能异常;失效模式为外框/扇叶脆裂,零件焊点脱落等引起风扇不正常工作。
◆ 将风扇置于-10℃±2℃至 65℃±2℃密闭空室里通电
(额定电压)和不通电两种方式测试(一个周期为 12 小时,共 10 个周期),10 个周期通电风扇正常运转,不 通电风扇取出后额定电压通电测试能正常运转。
8)ON/OFF 验证:主要效应为检测风扇产品在实际使用过程 中不间断开关电源时风扇产品性能稳定性;失效模式为 风扇不转。
◆ 将风扇接通额定电压电源,将双向延时器时间设定为 ON 15 秒,OFF 5 秒,验证 168 小时(共 30240 周期)确认风扇是否正常工作运转。
9)落地验证:依据 GB/T 4857.5 – 1992 标准执行。主要保证 产品搬运运输过程中安全性。
10)振动验证:依据正弦变频振动试验方法 GB/T 4857.10 –
1992 标准执行。主要保证产品搬运运输过程中安全性。
11)其它验证如风扇方向放置于不同倾斜角度,防水,防尘 等依客户要求来执行。
九、如何对系统选用合适的风扇
1)在选用风扇之前,首先对系统的散热风量预估,利用热力学原理分析系统的散热,得到如下公式:
H = Cp××(T2-T1)= Cp×M×△T (3-1) 其中:H :排热量
:空气的质量流率(单位时间内流过的空气质量) T2 :出风口的空气温度
T1 :进风口的空气温度
△T :(T2-T1),称作温升
质量流率 M 的定义为:
= p×Q (3-2)
其中 Q :空气的体积流率(风量)
p &:空气密度
将(3-2)式代入(3-1)式运算求 Q,得到下式:
Q =& &&&&&&&&& H &&&&&&&&&& &&&& (3-3)
Cp ×p×△T
若以常温常压下的 Cp 和 p 代入(3-3)式: 取 Cp =1.0kj/kg℃,p = 1.175kg/m?得到
英制& Q(C.F.M)= 6160×H(KW) (3-4)
公制& Q (M?/min) = 49.7×H(KW) (3-5)
△T(℃) 根据这两个公式,将散热量 H 和温升△T 代入,便得到所需要的风量。
2)系统的风阻特性曲线,根据流体力学分析风阻,风压与风
量的关系为:
△Pp Qn&&& &( 3-6)
其中△P 为风压,假设密度 p 为常数,则( 3-6)式可以写成 下式:
△P = &(3-7)
其中 为风阻系数,随系统而定,N 的值在流场中为层流 ( LaminarFlow) 时,n=1;流场为紊流时,n=2;一般风扇 散热系统的流场都是紊流,所以得到:
△P = &(3-8) 若画成风压与风量的关系图,其曲线为抛物线,称作风阻 曲线(如下图所示),由于风压和风量有这种抛物线形的关 系,只要得到一组系统的风压风量值,便可得到整条的系 统风阻曲线。
A 为高风阻 C 为低风阻
3)系统的操作点设定 前面曾介绍这两种曲线:风扇性能曲线和系统风阻曲线, 性能曲线和风阻曲线的交点称作“操作点”,操作点的意义 便是风扇装在系统上时所产生的风压风量,如下图:
操作点的风量越大,自然有较优的散热效果,但是还需考虑噪音、空间、功率、成本等因素才能得到一个最佳的设 计。
4)系统设计的重点 许多系统都等电路设计完成之后再作考虑风扇的选用,这 时可能己造成先天限制而无法在散热效果上得到满意,较 恰当的做法应该是在设计阶段将风扇/Cooler 列入考虑,而 不是事后再作补救。
4-1)气流方式:散热风扇的使用有吹气式和抽气式两种,其优劣比较如下:
◆ 防尘的比较:使用吹气式便利在入口装设防尘纲阻绝 灰尘进入系统,又由于系统内部处于较高气压下,系 统所有缺口风都会向外吹,同样起到防尘作用。
◆ 散热的比较:吹气式风扇将风扇的热量带进系统,抽气式则将风扇所有的热量送到外界。
◆ 操作温度的比较:吹气式风扇在较低温度下操作,所以能有较长的寿命,抽气式风扇的操作温度高,寿命相对短。
◆ 气流比较:风扇在气流吸入部份是平均吸入,而吸出
的气流则较集中,使用吹气式便利设计者选择重点散 热区域加强吹气。
4-2)干扰问题 直流风扇在运转时由于电流的切换以及线圈电感的影响,将会产生传导性 EMI,设计者必须注意到是否 会与共同电源的线路发生干扰。如果风扇在严重 EMI 的环境下运转,就要考虑一些敏感零件受到幅射 EMI 干扰的可能性,另外,永久磁铁与线圈可能会有少量磁场外溢,即所谓的 UMF,如果刚好靠近一些敏感电 路或是 CRT,可能就会对系统造成干扰,提供良好的 UMF 遮蔽外壳是风扇制造厂商的责任,但是从使用者的角度,替风扇选取适当的位置是减少干扰的有效做法。
4-3)降低系统噪音的原则
◆ 减少风阻,以免需要更大更快的风扇来达成散热目的。
◆ 减少流场干扰,以降低紊流产生的噪音
◆ 在相同的风量需求之下,尽量选用尺寸大而转速小 的风扇。
◆ 使用柔软且富有弹性的材料为风扇和系统做振动隔 离,避免振动发出噪音。
4-4)零件的排列重点为得到较佳的散热效果,下列重点提供使用或设计者 参考。
◆ 对温度较敏感的零件应该靠近入风口,以保持较低 的操作温度。
◆ 将大型的热源靠近出风口,以免增加其它零组件的 工作温度。
◆ 减少风道的障碍,以免降低了风量,浪费风扇的功 率,尤其在出口及入口是风道最窄的位置,应该预 留足够的风道空间。
◆ 如果有区域性的高热源,不妨多加一个小型风扇作 局部冷却。

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