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技術資料 

一、含油軸承的特點

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),在電源輸入之後,就會在轉子與定子間產生感應磁力線,及驅動迴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迴路,而借着軸芯與軸承之樞接,隨着磁場感應而運轉,請看右圖

1. 用含油軸承的優點
A. 耐外力之撞擊,運輸時所造成之損坏較少;
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,與儲存在軸承週圍之潤滑油混合成油泥,而造運轉噪音,甚至於卡死不轉;
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。

 

二、滾珠軸承的特點

滾珠軸承(Ball Bearing)
         滾珠軸承是運用圓金屬珠運轉,屬於點的接觸,故激活運轉很容易。再加上滾珠軸承配合彈簧使用,故在彈簧頂撐着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,且由彈簧間接頂撐着,故可使用於不同之方向、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. 金屬珠運轉屬於點的接觸,故激活運轉很容易 ;
B. 可使用於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、關於噪聲
      風扇的噪音是在背景噪音低於15 dBA無迴響室中所測量。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

 
               
 

風量單位

   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)

     
  風量換算表      
   
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、降低風扇噪聲的方法

    1、系統阻抗
    一個機殼的入風口與出風口之間範圍占全部系統阻抗的60%至80%,另外氣流愈大,噪音相對愈高。系統阻抗愈高,冷卻所需的氣流愈大,因此為了將噪音降至最小,系統阻抗必須減至最低程度。

    2、氣流擾亂
    沿着氣流路徑所遇到的阻礙而造成的擾流會產生噪音。因此任何阻礙,特別在關鍵的入風口與出風口範圍,必須避免,以降低  噪音。

    3、風扇轉速與尺寸
    由於高轉速風扇比低轉速風扇產生較大的噪音,因此應盡可能嘗試及選用低轉速風扇。而一個尺寸較大、轉速較低的風扇,通常比小尺寸、高轉速的風扇,在輸送相同風量時安靜。

    4、溫度升高
    一個系統內,冷卻所需的風量與允許的溫升成反比。允許溫升稍微提高,即可大量減少所需的風量。因此,如果對強加之允許溫升的限制略微放鬆一些,所需風量將可降低,噪音亦可降低。

    5、振動
    有些情形,整個系統的重量很輕,或系統必須按照某種規定方式運作時,特別建議採用柔軟的隔絕器材,以避免風扇振動的傳遞。

    6、電壓變動
    電壓變動會影響噪音程度。加到風扇的電壓愈高,因轉速升高,振動就愈大,產生的噪音也愈大。

    7、設計的考慮
    構成風扇的每一零件設計,均會影響噪音程度。下列設計的考慮可達成降低噪音:繞線鐵心的尺寸,扇葉與外框的設計及精確的製造與平衡。

 
五、怎樣選擇風扇

    所有需要使用風扇散熱的電機與電子產品的設計工程師,必須決定一個特定系統散熱所需的風量,而所需的風量取決于了解系統的耗電量及是否能帶走足夠的熱量,以預防系統過熱的情形發生。事實顯示,系統的使用年限會由於冷卻系統的不足而降低,所以設計工程師也應該明白,系統的銷售量與價格,可能因為系統的使用年限不符使用者的預期而下降。

    選擇正確的通風組件,請考慮下列目標:

    1、最好的空氣流動效率

    2、最小的適合尺寸

    3、最小的噪音

    4、最小的耗電量

    5、最大的可靠度與使用壽命

    6、合理的總成本

 
六、風扇使用注意事項(Notes)

1、請勿觸壓着葉片以及電源線纏繞着風扇或用用拉扯電源線,此舉軸心與電源線將會被損毀;

2、請避免粉塵、水滴、小虫進入,而影響壽命與不良品產生;

3、請勿在可燃性氣體與任何有害環境中使用;

4、請于六個月內使用,長時間存放會由於存放環境而影響風扇性能;

5、當風扇于運轉中,請勿企圖將風扇鎖死特別長的時間,此舉會因連續停止不轉,產生高熱而燒燬風扇;

6、安裝風扇時,請特別注意,因共振或振動產生的噪音;

7、當搬運或作業中,風扇如從60cm的高度落下,將會對葉片的平衡產生若干影響,特別是滾珠軸承避免掉落;

8、鎖外殼之螺絲扭力不得超 4Kgf;請切勿用螺絲刀,鐵棒等物堵轉風扇,此舉會損坏風扇;

9、請注意風扇在高速運轉時會傷及手指。


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