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一、含油轴承的特点

含油轴承(Sleeve Bearing)

    传统的直流无碳刷风扇马达设计时,是扇叶转子(简称转子)及其轴芯穿越含油轴承,简称SLEEVE轴承,枢接固定在马达定子之中心位置,使转子与定子之间保持一个适当之间隙,当然轴芯与轴承间亦务必有间隙之存在,才不会将轴芯死锁而无法运转;而马达之定子结构部分(简称定子),在电源输入之后,就会在转子与定子间产生感应磁力线,及驱动回路之控制使风扇马达运转。故传统之风扇马达架构,只有一个扇叶转子及一个马达定子和一个驱动回路,而借着轴芯与轴承之枢接,随着磁场感应而运转,请看右图

1. 用含油轴承的优点
A. 耐外力之撞击,运输时所造成之损坏较少;
B. 价格便宜(与滚珠轴承相比,价格差异很大。

2. 用含油轴承的缺点
A. 空气中的灰尘会因风扇马达之运转而被吸入马达核心,与储存在轴承周围之润滑油混合成油泥,而造运转噪音,甚至于卡死不转;
B. 轴承内径容易磨损,使用寿命较短;
C. 无法被使用在携带式产品上;
D. 轴承与轴芯之间隙小,马达之运转激活效果较差 ;
E. 马达运转轴芯与轴承摩擦所产生的高温气体,因受轴承两端之油圈、华司阻碍,无法排除而形成氮化物,易淤塞于轴芯与轴承之间 隙内,阻碍马达运转之顺畅。

 

二、滚珠轴承的特点

滚珠轴承(Ball Bearing)
         滚珠轴承是运用圆金属珠运转,属于点的接触,故激活运转很容易。再加上滚珠轴承配合弹簧使用,故在弹簧顶撑着BALLBearing之外金属环,而使整个扇叶转子的重量坐落在滚珠轴承上,且由弹簧间接顶撑着,故可使用于不同之方向、角度之可携式产品,但仍要防止掉落,以免滚珠轴承受损,而造成噪音产生与使用寿命的减损。

1. 使用滚珠轴承的优点
A. 金属珠运转属于点的接触,故激活运转很容易 ;
B. 可使用于常以不同置放角度及方向操作的可携式产品(但要防止乱摔或掉落);
C. 使用寿命较长(与含油轴承相比) 。

2. 用滚珠轴承的缺点
A. 轴承结构体相当的脆弱,无法承受外力之撞击;
B. 马达转动时,金属珠之滚动会产生较大之噪音;
C. 价格高,无法与含油轴承在成本价格上竞争;
D. 滚珠轴承之来源与数量需求,不易掌控;
E. 滚珠轴承使用弹簧的弹性而使其定位,组装上较为不易

 

三、关于噪声
      风扇的噪音是在背景噪音低于15 dBA无回响室中所测量。待测风扇在自由空气中运转,距入风口一米处置一噪音计。
    风扇的噪音值通常以音压级(SPL)之倍频带绘出。分贝(dBA)的改变所形成的效应,如下列征兆所示:
    A> 3 dBA 几乎没有感觉
    B> 5 dBA 感觉出来
    C> 10 dBA 感觉两倍大声响

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 大声
    E> 80 ~ 100 dBA 很大声
    F> 100 ~ 140 dBA 震耳欲聋

 
               
 

风量单位

   CFS:Cubic Feet Per Second,立方英尺/秒(ft3/s)
   CFM:Cubic Feet Per Minute,立方英尺/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/时(m3/h)
   L/s:Liter Per Second,公升/秒(L/s)
   L/min:Liter Per Second,公升/分(L/min)

     
  风量换算表      
   
CMS
CMM
L/s
L/min
CMH
CFS
CFM
1
60
1K
60k
3.6k
35.3
2.118k
0.0167
1
16.7
1k
60
0.588
35.35
1mili
0.06
1
60
3.6
0.0353
2.118
16.7μ
1mili
0.0167
1
0.06
588μ
0.0353
277μ
0.0167
0.277
16.7
1
9.81mili
0.588
0.0283
1.698
28.3
1.69k
101.9
1
60
0.47mili
0.0283
0.472
28.3
1.698
0.167
1
K=1000 ; mili=0.001 ; μ=10^-6=0.000001
   
 
四、降低风扇噪声的方法

    1、系统阻抗
    一个机壳的入风口与出风口之间范围占全部系统阻抗的60%至80%,另外气流愈大,噪音相对愈高。系统阻抗愈高,冷却所需的气流愈大,因此为了将噪音降至最小,系统阻抗必须减至最低程度。

    2、气流扰乱
    沿着气流路径所遇到的阻碍而造成的扰流会产生噪音。因此任何阻碍,特别在关键的入风口与出风口范围,必须避免,以降低  噪音。

    3、风扇转速与尺寸
    由于高转速风扇比低转速风扇产生较大的噪音,因此应尽可能尝试及选用低转速风扇。而一个尺寸较大、转速较低的风扇,通常比小尺寸、高转速的风扇,在输送相同风量时安静。

    4、温度升高
    一个系统内,冷却所需的风量与允许的温升成反比。允许温升稍微提高,即可大量减少所需的风量。因此,如果对强加之允许温升的限制略微放松一些,所需风量将可降低,噪音亦可降低。

    5、振动
    有些情形,整个系统的重量很轻,或系统必须按照某种规定方式运作时,特别建议采用柔软的隔绝器材,以避免风扇振动的传递。

    6、电压变动
    电压变动会影响噪音程度。加到风扇的电压愈高,因转速升高,振动就愈大,产生的噪音也愈大。

    7、设计的考虑
    构成风扇的每一零件设计,均会影响噪音程度。下列设计的考虑可达成降低噪音:绕线铁心的尺寸,扇叶与外框的设计及精确的制造与平衡。

 
五、怎样选择风扇

    所有需要使用风扇散热的电机与电子产品的设计工程师,必须决定一个特定系统散热所需的风量,而所需的风量取决于了解系统的耗电量及是否能带走足够的热量,以预防系统过热的情形发生。事实显示,系统的使用年限会由于冷却系统的不足而降低,所以设计工程师也应该明白,系统的销售量与价格,可能因为系统的使用年限不符使用者的预期而下降。

    选择正确的通风组件,请考虑下列目标:

    1、最好的空气流动效率

    2、最小的适合尺寸

    3、最小的噪音

    4、最小的耗电量

    5、最大的可靠度与使用寿命

    6、合理的总成本

 
六、风扇使用注意事项(Notes)

1、请勿触压着叶片以及电源线缠绕着风扇或用用拉扯电源线,此举轴心与电源线将会被损毁;

2、请避免粉尘、水滴、小虫进入,而影响寿命与不良品产生;

3、请勿在可燃性气体与任何有害环境中使用;

4、请于六个月内使用,长时间存放会由于存放环境而影响风扇性能;

5、当风扇于运转中,请勿企图将风扇锁死特别长的时间,此举会因连续停止不转,产生高热而烧毁风扇;

6、安装风扇时,请特别注意,因共振或振动产生的噪音;

7、当搬运或作业中,风扇如从60cm的高度落下,将会对叶片的平衡产生若干影响,特别是滚珠轴承避免掉落;

8、锁外壳之螺丝扭力不得超 4Kgf;请切勿用螺丝刀,铁棒等物堵转风扇,此举会损坏风扇;

9、请注意风扇在高速运转时会伤及手指。


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