普及冷卻風扇的定義
Release time:2021-11-12
散熱風扇，英文名：Cooling fans。散熱風扇的技術與性能已完全達到成熟階段，且新技術不斷推陳出新。風扇規格範圍從8毫米至280毫米不等，電壓則有5伏、12伏、24伏、48伏、110伏、220伏、380伏等，外形亦有多種選擇，包括方形、圓形及橄欖形。
冷卻風扇的工作原理是透過能量轉換實現的，即電能→電磁能→機械能→動能。其電路原理通常可分為多種形式，而風扇的性能表現則會因所採用的電路不同而有所差異。
軸流風扇
軸流風扇的葉片會推動空氣沿著與風扇軸相同的方向流動。軸流風扇的葉輪與螺旋槳在某種程度上頗為相似。運作時，絕大多數氣流都是平行於風扇軸、也就是沿著軸向流動。當進口氣流為靜壓為零的自由氣流時，軸流風扇的耗電量最低；而在運行過程中，隨著氣流背壓的增加，其耗電量也會隨之上升。軸流風扇通常安裝於電氣設備櫃內，有時甚至內建於電動機中。由於結構緊湊，軸流風扇能夠節省大量空間且安裝簡便，因此被廣泛應用。
其特點：高流量、適中風壓
離心風扇
當離心風機運作時，葉輪會將空氣沿著與軸線垂直的方向（即徑向）推動流動，
進氣方向沿軸向，排氣方向則與軸向垂直。在大多數情況下，使用軸流風扇即可達成冷卻效果。然而，有時若需將氣流旋轉90度，或需要較大的風壓，則必須選用離心風扇。嚴格來說，風扇本身也屬於離心風扇的一種。
其特點：流量有限、風壓高
混流風扇
混流式風扇，又稱斜流式風扇，乍看之下，似乎與軸流式風扇相差無幾。事實上，混流式風扇的進氣方向沿著軸線，而排氣方向則位於軸線與垂直軸線之間的斜向。由於葉片與外殼呈錐形設計，此類風扇能產生較高的風壓。與軸流式風扇相比，在尺寸相同且其他性能相當的情況下，混流式風扇的噪音水平更低。
其特點：高流量且風壓相對較高
交叉流風扇
交叉流氣流能夠產生大面積的氣流，通常用於冷卻設備的大面積表面。這種風
風扇的進氣口與排氣口均與軸線垂直（如右圖所示）。橫流風扇採用相對較長的圓柱形風扇葉片進行運作。此種圓柱形風扇葉片的直徑較大，因此可在確保整體空氣循環的前提下採用較低的轉速，從而降低因高轉速運作所產生的噪音。
承重結構
引言
冷卻風扇常用的軸承包括滾珠軸承、含油軸承和磁浮軸承。
滾珠軸承
滾珠軸承透過採用滾動摩擦來改變軸承的摩擦模式，其內部在兩個鐵環之間裝置若干鋼球或鋼柱，並輔以油脂潤滑。此方法能更有效地降低軸承接觸面之間的摩擦現象，從而有效延長風扇軸承的使用壽命，進而減少散熱器的發熱量，並延長其服役壽命。然而，其缺點在於製程較為複雜，導致成本上升且運作時的噪音較高。
油浸式軸承
軸套式軸承是一種採用滑動摩擦並以潤滑油作為潤滑劑與減阻介質的軸承，可說是目前市面上最常見的軸承技術。由於其成本低廉且製造工藝簡單，許多產品，包括知名品牌，至今仍在廣泛使用。其優點在於初期使用時運作安靜、噪音低，且價格實惠。
磁性軸承
磁懸浮軸承的電動機採用磁力系統（MS）設計，利用磁力將轉子懸浮於空中，從而使轉子與定子之間完全無機械接觸。其原理在於磁感線與磁懸浮線垂直，而軸心則與磁懸浮線平行，因此轉子的重量被固定在運行軌道上。幾乎處於無負荷狀態的軸心則沿著與磁懸浮線相反的方向支撐轉子，從而使整個轉子懸浮於固定的運行軌道之上。與傳統滾珠軸承及含油軸承相比，磁懸浮軸承不存在機械接觸，且轉子可實現高轉速運作。它們具有機械磨損低、能耗低、噪音小、壽命長、無需潤滑且不會造成油污污染等優點，尤其適用於高速、真空及超潔淨等特殊環境。實際上，磁懸浮僅為一種輔助功能，並非獨立的軸承形式；具體應用時仍需結合其他類型的軸承，例如磁懸浮＋滾珠軸承、磁懸浮＋含油軸承、磁懸浮＋蒸氣軸承等。
技術指標
空氣體積
風量是指冷卻風扇每分鐘排出或所包含的空氣總體積。若以立方英尺計，風量單位為CFM；若以立方米計，則為CMM。冷卻風扇常用的風量單位是CFM（約每分鐘0.028立方米）。
風量是衡量散熱風扇散熱能力的最重要指標。顯而易見，風量越大，散熱風扇的散熱能力就越高。這是因為空氣的比熱容恆定，風量越大，單位時間內就能帶走更多的熱量。當然，在相同風量下，散熱效果也與風流的流動狀態有關。
風壓
風壓與風量是兩個相對的概念。一般而言，為了節省成本，製造商在設計高風量風扇時往往需要犧牲部分風壓。如果一個風扇能夠推動大量氣流，但風壓偏低，則風勢無法抵達散熱器的底部（這也是為什麼有些風扇雖然轉速高、風量大，卻仍難以達到理想的散熱效果）。相反地，高風壓通常意味著風量較小，冷空氣不足以與散熱片充分進行熱交換，同樣會導致散熱效果不佳。
風速
風扇轉速是指風扇葉片每分鐘旋轉的次數，單位為rpm。風扇轉速取決於電機內部線圈的匝數、運作電壓，以及風扇葉片的數量、傾角、高度、直徑和軸承系統。然而，轉速與風扇品質並無必然關聯。風扇的轉速可透過內部轉速訊號或外部測量來進行測量。
隨著應用情境與環境溫度的變化，有時需要使用不同轉速的風扇來滿足需求。部分製造商特別設計了可調速的散熱風扇，並提供手動與自動兩種模式。手動模式主要讓使用者在冬季採用低速運作以降低噪音，在夏季則改為高速運作以達到良好的散熱效果。而自動溫控散熱器通常配備溫度感測器，能夠根據當前運作溫度自動調節風扇轉速：溫度較高時提高轉速，溫度較低時降低轉速，從而達成動態平衡，進而維持風噪與散熱效能之間的最佳搭配。
風扇噪音
除了散熱效果之外，風扇的運作噪音也是人們普遍關注的問題。風扇噪音是指風扇在運轉過程中產生的噪聲大小，其受多種因素影響，並以分貝（dB）為單位進行測量。在測量風扇噪音時，必須在隔音室內進行，且室內背景噪音應低於17 dB；測量點應位於距風扇一米處，並沿風扇軸線方向對準風扇進氣口；測量方法則採用A計權法。此外，風扇噪音的頻譜特性亦相當重要，因此需使用頻譜分析儀來記錄風扇噪音的頻率分佈。一般而言，風扇的噪音應盡可能低，且不應出現異常噪音。
風扇的噪音與摩擦和氣流有關。風扇轉速越高、風量越大，所產生的噪音也就越明顯。此外，風扇本身的振動也不容忽視。當然，高品質的風扇自振動極小，但前兩項因素卻難以完全克服。為了解決這個問題，我們可以嘗試使用較大的風扇。在相同風量下，大風扇以較低轉速運作時的運作噪音，應會低於小風扇以較高轉速運作時的噪音。另外一個我們往往容易忽略的因素，是風扇的軸承。由於風扇高速旋轉時，軸與軸承之間會產生摩擦與碰撞，這也是風扇噪音的主要來源之一。
應用
廣泛應用於傳統或現代儀器與設備，例如電腦、通訊產品、光電產品、消費性電子產品、汽車電子設備、開關、醫療設備、暖氣機、空調、變頻器、自動櫃員機、車載冰箱、焊接機、感應爐、音響設備、環保設備、製冷設備等。
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