风扇的结构组成及主要参数解析

您所在的位置:网站首页 solidworks散热风扇外框 风扇的结构组成及主要参数解析

风扇的结构组成及主要参数解析

2024-07-09 10:45| 来源: 网络整理| 查看: 265

“ 随着科技的不断进步, 电子产品的功能愈强,个人电脑、视频监控、路由器、交换器等电子设备的普及,设备的功能的不断强大、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得愈加重要。

    风扇是利用强制热对流的方式散热,它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。”

01

风扇的分类

风扇按照供电电压类型可分为:直流无刷风扇和交流风扇两类,按照入风面和出风面方向上的差异,可以分为轴流风扇和离心风扇,按照轴承不同,也可分为滚珠轴承风扇和含油轴承风扇。

aba715e201a31319faf61de41475ac35.png

     直流无刷风扇工作原理: 风扇转子上存在磁性橡胶磁铁,电路板上霍尔元件会感应其磁场,以此决定电路对矽钢片上绕线线圈的通断电,两个磁场间产生的吸斥力推动风扇转动,霍尔同步感应橡胶磁铁磁极后再切换通电线圈,从而使风扇可以持续运转。

     交流风扇运转原理: 交流风扇线圈通电方向本身就在不停切换,所以不需要霍尔感应即可产生吸斥力,推动风扇运转。

    目前在风扇业界较有名的厂商有EBMpapst、施乐百、台达、NMB、Nidec、Sanyo Denki、Rosenberg、Comair rotron、AVC、ADDA 等。

根据散热风扇的进出气流流向,可将其分为以下几类:

轴流风扇:轴流风扇的叶片推动空气以与轴相同的方向流动。轴流风扇的叶片推动空气以与轴相同的方向流动。轴流风扇的叶轮和螺旋桨有点类似,它在工作时,绝大部分气流的流向与轴平行,换句话说就是沿轴线方向。轴流风扇当入口气流是0 静压的自由空气时,其功耗最低,当运转时会随着气流反压力的上升功耗也会增加。轴流风扇通常装在电气设备的机柜上,有时也整合在电机上,由于轴流风扇结构紧凑,可以节省很多空间,同时安装方便,因此得到

广泛地应用。其特点是较高的流率,中等风压

8eedd98899f5312405e91460f7425124.png

离心风扇:离心风扇工作时,叶片推动空气以与轴相垂直的方向(即径向)流动,进气是沿轴线方向,而出气却垂直于轴线方向(如上图所示)。大多数情况下,使用轴流风扇就可以达到冷却效果,然而,有时候如果需要气流旋转90 度排出或者需要较大的风压时,就必须选用离心风扇。风机严格而言,也属于离心风扇。其特点是有限流率,高风压

82ff6628bbca39d2af6ebabba58c6682.png

混流风扇:混流风扇又称对角线流向风扇,初一看,混流风扇和轴流风扇没什么不同,其实,混流风扇的进气是沿轴线的,然而出气却是沿轴线和垂轴线的对角线方向(如上图所示)。这种风扇由于叶片和外罩成圆锥形,因此致使风压较高,在相同尺寸和其他可比性能下,与轴流风扇相比,离心风扇的噪声更低。其特点是高流率和相对较高的风压

4fb91e219f7a4799348ab01c75f53a00.png

贯流式风机:贯流式风流能产生大面积的风流,通常用于冷却设备的大表面。这种风扇的进气和出气均垂直于轴线(如右图)。贯流风机是使用一个比较长的圆桶状扇叶轮进行工作,这个圆桶状扇叶的口径都比较大,因为口径大,才能在保证整体空气循环量的基础上使用比较低的转速,从而,降低由于高速运转带来的噪音。其特点是低流率,低风压

f12011137524c364482c3acef906679d.png

02

风扇的结构

1、风扇组成

       风扇由转子组合(rotor assembly)、定子组合(stator assembly)、轴承系统(bearingsystem)、弹簧(spring)、固定环(ring)以及其他一些辅助材料组成。

0a56c22469311e10d7061ba131c0ba04.png

a、风扇转子:转子组合主要包括:扇叶(impeller)、铁壳(case)、磁带(magnet)、轴心(shaft)组成。

b、扇叶:轴流风扇扇叶一般为翼型(air foil)叶,离心风扇情况有弧形叶、直板叶、翼型叶,按照扇叶角度又可分为前擎叶和后擎叶。

c、叶片倾角:倾角越大,叶片上下表面间压力差越大,相同转速下风压越大。但上表面压力过大,可能产生回流现象,反而降低风扇性能。因此,叶片倾角也应在一定限度内提升。

10b7b16539e208a5d1b2ecb2ee7b4661.png

d、叶片曲率:在一定范围内,叶片曲率越大,相同转速下,气体动能也就越大,即风量与风压越大;同时,叶片所受的阻力也越大,要求电机的扭力更大。

b50965d14c512848a1e25b479b47ba70.png

e、叶片数目:各种规格风扇叶片的截面曲线、倾角等基本相若,每片叶片宽度往往取决于扇叶的高度。为了保证叶片间距不致过大,影响风压,径高比较小(即相对较薄)的风扇多采用增加叶片数目的方法弥补。不论叶片数目是多是少,轴流风扇的叶片数目却往往是3、7、11等奇数,这是由于若采用偶数片形状对称的扇叶,又没有调整好平衡,很容易使系统发生共振,倘叶片材质又无法抵抗振动产生的疲劳,将会使叶片或心轴发生断裂,因此多设计为关于轴心不对称的奇数片扇叶设计。这一原则普遍应用于包括部分直升机螺旋桨在内的各种扇叶设计中。

ca2166c93287eb4e1f7fe87bd91917ed.png

f、叶片光滑度:这是一项非设计因素影响的指标,基本上取决于生产者的模具成形与后期处理工艺。在设计曲线之外,叶片上的不平整会在旋转中产生紊流,增加摩擦,降低风扇效率,折损风扇性能,增大工作噪音。

73e7278946345ac5a21ba7f4bf391cd3.png

g、叶片弧度:扇叶除了在截面上具有一定曲率外,在俯视平面内也并非沿着径向笔直延伸,而是向着旋转方向略有弯曲,呈一定弧度。如果叶片沿径向笔直延伸,风扇旋转所带动的气流在出风口一侧将呈散射状,送风距离短,且“力量”不集中;如现行产品版向着旋转方向略有弯曲,呈一定弧度,则可保证吹出气流集中在出风口正前方的柱状空间内,增加送风距离与风压。

8436c135c58d2b9927c483e379229a46.png

h、主轴直径:由于电机与轴承的存在,轴流风扇主轴所在的中心部分难免存在无气流通过的盲区,主轴直径便决定着此盲区的大小。主轴直径的大小则主要取决于风扇电机的功率——大功率的电机需要更大的定子绕组线圈,必然占用更多的空间,在无法纵向扩展(增加高度)的情况下,便只好横向扩展(增大面积)。

a0f1db7654fcc11f1d2081c688b1acd8.png

i、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。

j、铁壳:风扇铁壳一般是转子磁场的载体,在直流风扇上使用的多为SECC 冲压,在交流风扇上铁壳兼作驱动磁极使用,所以多为磁性材料35H440。

k、磁带:直流风扇使用的磁带多为BQC14(TDK 型号),交流风扇使用铁芯磁极,多使用矽钢片叠片,不使用橡胶磁带。

l、轴心:轴心一般选用SUS 不锈钢材料车削加工,直流无刷风扇一般选用材质SUS420。

m、定子组合:定子即风扇上不转动的部分。对直流无刷风扇而言,它包括有矽钢片、漆包线、电路板、

n、固定框等;对交流风扇而言,它包括有矽钢片、绕线、固定框。一般直接将绕线线圈叫做定子。

o、矽钢片:一般是含硅量在0.8~4.8%的硅钢,低硅片含硅2.8%以下,它具有一定机械强度,主要用于制造电机,俗称电机硅钢片;高硅片含硅量为2.8%



【本文地址】


今日新闻


推荐新闻


CopyRight 2018-2019 办公设备维修网 版权所有 豫ICP备15022753号-3