電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)工程師往往注重電路的設(shè)計(jì)與改良，而對(duì)器件散熱卻沒有引起足夠的重視。事實(shí)上，電子產(chǎn)品的使用會(huì)由于散熱系統(tǒng)的不足而減少使用壽命或者增加維修成本。因此散熱對(duì)電子產(chǎn)品顯得尤為重要。采用風(fēng)機(jī)散熱是一種很常規(guī)也很重要的散熱處理方案，本文主要介紹風(fēng)機(jī)的一些常識(shí)以及如何選用風(fēng)機(jī)散熱。
2 關(guān)于風(fēng)機(jī)軸承
2.1風(fēng)機(jī)軸承概述
    風(fēng)機(jī)的軸承類型與風(fēng)機(jī)的使用壽命以及能承受的環(huán)境溫度有著非常直接的關(guān)系，因此選擇風(fēng)機(jī)，一定要注意軸承的類型，現(xiàn)將常規(guī)軸承的特點(diǎn)介紹如下：
2.2含油軸承(Sleeve Bearing)使用壽命：30000小時(shí)傳統(tǒng)的直流無(wú)碳刷風(fēng)扇馬達(dá)設(shè)計(jì)時(shí)，是扇葉轉(zhuǎn)子 ( 簡(jiǎn)稱轉(zhuǎn)子 ) 藉其軸芯穿越含油軸承，簡(jiǎn)稱 SLEEVE 軸承，樞接固定在馬達(dá)定子之中心位置，使轉(zhuǎn)子與定子之間保持一個(gè)適當(dāng)之間隙，當(dāng)然軸芯與軸承間亦務(wù)必有間隙之存在，才不會(huì)將軸芯死鎖而無(wú)法運(yùn)轉(zhuǎn)；而馬達(dá)之定子結(jié)構(gòu)部分 ( 簡(jiǎn)稱定子 ) ，在電源輸入之后，就會(huì)在轉(zhuǎn)子與定子間產(chǎn)生感應(yīng)磁力線，藉驅(qū)動(dòng)回路之控制使風(fēng)扇馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)。故傳統(tǒng)之風(fēng)扇馬達(dá)架構(gòu)，只有一個(gè)扇葉轉(zhuǎn)子及一個(gè)馬達(dá)定子和一個(gè)驅(qū)動(dòng)回路，而借著軸芯與軸承之樞接，隨著磁場(chǎng)感應(yīng)而運(yùn)轉(zhuǎn)。Sleeve軸承優(yōu)點(diǎn)及缺點(diǎn)：價(jià)格便宜，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的Noise 大，可能出現(xiàn)不轉(zhuǎn)現(xiàn)象，內(nèi)徑易磨損，壽命短，激活效果差。
2.3滾珠軸承(Ball Bearing) 使用壽命：50000~100000小時(shí)
    滾珠軸承是運(yùn)用圓金屬珠運(yùn)轉(zhuǎn)，屬于點(diǎn)的接觸，故激活運(yùn)轉(zhuǎn)很容易。再加上滾珠軸承配合彈簧使用，故在彈簧頂撐著 BALL Bearing 之外金屬環(huán)，而使整個(gè)扇葉轉(zhuǎn)子的重量坐落在滾珠軸承上，且由彈簧間接頂撐著，故可使用于不同之方向、角度之可攜式產(chǎn)品，但仍要防止掉落，以免滾珠軸承受損，而造成噪音產(chǎn)生與使用壽命的減損。優(yōu)點(diǎn)及缺點(diǎn)：激活運(yùn)轉(zhuǎn)容易，壽命較長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)脆弱，無(wú)法承受外力撞擊，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，金屬珠滾動(dòng)產(chǎn)生的噪音大，價(jià)格高（與Sleeve相比）來源及數(shù)量不易掌控，使用彈簧定位，組裝不易。
2.4磁浮軸承（MagLev Bearing)使用壽命：50000～100000小時(shí)
    MagLev Bearing 為SUNON獨(dú)創(chuàng)，Maglev Fan的結(jié)構(gòu)包涵三要素：磁浮片，磁鐵，硅鋼片。軸承輿軸心的關(guān)系是風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，扇業(yè)轉(zhuǎn)子軸心借空氣之摩擦，沒有和軸承接觸，則軸承不易被磨損成不規(guī)則橢圓之形狀。在磁浮線的牽引下，360度垂直往下吸引扇業(yè)轉(zhuǎn)子使其自成定點(diǎn)，定軌運(yùn)轉(zhuǎn)使用特殊的防塵罩設(shè)計(jì)，可強(qiáng)制潤(rùn)滑油循環(huán)，并防止灰塵進(jìn)入馬達(dá)核心，避免輿潤(rùn)滑油混合成油泥所造成運(yùn)轉(zhuǎn)之阻礙。運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，軸承溫度低，軸承材質(zhì)經(jīng)過特殊處理。更耐沖擊及高溫。磁浮馬達(dá)特殊車及技術(shù)使風(fēng)扇在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)下，達(dá)到運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定，噪音變化小，低噪音，壽命長(zhǎng)之效果。壽命可比擬滾珠培林軸承。MagLev Bearing優(yōu)點(diǎn)：表面經(jīng)過特殊加工處理，強(qiáng)化其表面硬度，耐磨更能承受高溫輿摩擦，導(dǎo)入磁浮設(shè)計(jì)，其轉(zhuǎn)子懸空，通過磁浮力將扇葉360度吸附，形成定點(diǎn)定軌運(yùn)轉(zhuǎn)，減小晃動(dòng)，省卻華司 油圈等零件，使其產(chǎn)生的氮化物于固化前排出，避免阻塞。耐磨，耐撞擊，耐高溫，噪音小。  
3 關(guān)于風(fēng)量
3.1 風(fēng)量單位
    風(fēng)量單位常常采用英制單位，一般常見單位為CFM,1CFM≈0.472立方分米/秒，常用風(fēng)量單位列舉如下

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(shí)(m3/h)

L/s：Liter Per Second，         公升/秒(L/s)

L/min：Liter Per Second，       公升/分(L/min)

3.2風(fēng)量換算表 

4 關(guān)于噪音   
4.1噪音如何測(cè)量

　 SUNON風(fēng)扇的噪音是在背景噪音低于15 dBA無(wú)回響室中所測(cè)量。待測(cè)風(fēng)扇在自由空氣中運(yùn)轉(zhuǎn)，距入風(fēng)口一米處置一噪音計(jì)。

   音壓級(jí)(Sound Pressure Level)依背景因素而定，與音能級(jí)(Sound Power Level)由下列公式表示之：SPL = 20㏒ P／Pref   及  SWL = 10㏒ W／Wref

其中,

   P = 音壓

   Pref = 基準(zhǔn)音壓

   W = 音源的噪音能量

   Wref = 音源的噪音能量

   風(fēng)扇的噪音值通常以音壓級(jí)(SPL)之倍頻帶繪出。分貝(dBA)的改變所形成的效應(yīng)，如下列征兆所示：

   3 dBA 幾乎沒有感覺

   5 dBA 感覺出來

   10 dBA 感覺兩倍大聲響

噪音程度：

    0 ~ 20 dBA 很微弱

   20 ~ 40 dBA 微弱

   40 ~ 60 dBA 中度

   60 ~ 80 dBA 大聲

   80 ~ 100 dBA 很大聲

   100 ~ 140 dBA 震耳欲聾  
4.2 如何降低噪音
    下列準(zhǔn)則提供風(fēng)扇使用者最佳方法，以降低噪音至最小：
4.21系統(tǒng)阻抗(System Impedance)
    一個(gè)機(jī)殼的入風(fēng)口與出風(fēng)口之間范圍占全部系統(tǒng)阻抗的60%至80%，另外氣流愈大，噪音相對(duì)愈高。系統(tǒng)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(tǒng)阻抗必須減至最低程度。
4.22氣流擾亂
    沿著氣流路徑所遇到的阻礙而造成的擾流會(huì)產(chǎn)生噪音。因此任何阻礙，特別在關(guān)鍵的入風(fēng)口與出風(fēng)口范圍，必須避免，以降低噪音。
4.23風(fēng)扇轉(zhuǎn)速與尺寸
    由于高轉(zhuǎn)速風(fēng)扇比低轉(zhuǎn)速風(fēng)扇產(chǎn)生較大的噪音，因此應(yīng)盡可能嘗試及選用低轉(zhuǎn)速風(fēng)扇。而一個(gè)尺寸較大、轉(zhuǎn)速較低的風(fēng)扇，通常比小尺寸、高轉(zhuǎn)速的風(fēng)扇，在輸送相同風(fēng)量時(shí)安靜。
4.24溫度升高
    一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)，冷卻所需的風(fēng)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(fēng)量。因此，如果對(duì)強(qiáng)加之允許溫升的限制略微放松一些，所需風(fēng)量將可降低，噪音亦可降低
4.25振動(dòng)
    有些情形，整個(gè)系統(tǒng)的重量很輕，或系統(tǒng)必須按照某種規(guī)定方式運(yùn)作時(shí)，特別建議采用柔軟的隔絕器材，以避免風(fēng)扇振動(dòng)的傳遞。
4.26電壓變動(dòng)
    電壓變動(dòng)會(huì)影響噪音程度。加到風(fēng)扇的電壓愈高，因轉(zhuǎn)速升高，振動(dòng)就愈大，產(chǎn)生的噪音也愈大。
4.27設(shè)計(jì)的考慮
    構(gòu)成風(fēng)扇的每一零件設(shè)計(jì)，均會(huì)影響噪音程度。下列設(shè)計(jì)的考慮可達(dá)成降低噪音：繞線鐵心的尺寸，扇葉與外框的設(shè)計(jì)及精確的制造與平衡。
5關(guān)于風(fēng)扇特性            
5.1風(fēng)扇特性測(cè)試：
    依據(jù)AMCA 210-85 "Laboratory Methods of Testing Fans for Rating" 測(cè)試規(guī)范。如略圖所示將風(fēng)扇放置于風(fēng)洞口，風(fēng)吹入風(fēng)洞，經(jīng)由流場(chǎng)內(nèi)各量測(cè)點(diǎn)測(cè)試風(fēng)量與靜壓，經(jīng)由計(jì)算機(jī)匯整測(cè)得資料后繪出特性圖與資料。

由此圖可知，并聯(lián)的風(fēng)扇風(fēng)量加大，但是靜壓不變；假如系統(tǒng)阻抗低時(shí)，可使用并聯(lián)方式。

5.2如何從特性曲線判定風(fēng)扇性能

1.實(shí)線FPC系風(fēng)扇特性曲線；需由風(fēng)洞量測(cè)

2.虛線SRC系客戶系統(tǒng)阻抗；亦需由風(fēng)洞量測(cè)，因客戶之不同所以一般Fan僅秀出FPC。

3.FPC與SRC交界點(diǎn)即為客戶使用操作點(diǎn)OP； Qb與Pb是可滿足客戶使用上所需求特性； 因此客戶選擇風(fēng)扇時(shí)僅以Qa與Pa來選擇并不是最適切的； 建議客戶提供系統(tǒng)給我們?yōu)槟赓M(fèi)測(cè)出SRC可較容易選擇適用風(fēng)扇 以及判定您的系統(tǒng)阻抗設(shè)計(jì)是否得宜。

5.3假設(shè)有Ａ、Ｂ二風(fēng)扇，應(yīng)如何自特性曲線選擇較適合風(fēng)扇?

1.答案是FAN a為較適用風(fēng)扇；因?yàn)樘匦郧€交叉于R1上之操作點(diǎn)OPa較操作點(diǎn)OPb特性佳Qa>Qb(風(fēng)量)，Pa>Pb(靜壓)。

2.此FAN b雖然風(fēng)量與靜壓都較FAN a高，但客戶使用上應(yīng)以O(shè)Pa 為最佳選擇；非僅以風(fēng)扇最大風(fēng)量與最大靜壓作為選擇依據(jù)。

3.而系統(tǒng)阻抗設(shè)計(jì)的好壞也是選擇風(fēng)扇的重點(diǎn)之一；圖中R1系最佳系統(tǒng)阻抗設(shè)計(jì)，R2系系統(tǒng)阻抗較高，R3較低；要改善系統(tǒng)阻抗設(shè)計(jì)應(yīng)自系統(tǒng)進(jìn)出風(fēng)口之大小調(diào)整、系統(tǒng)內(nèi)組件排放位置調(diào)整等，再經(jīng)由風(fēng)洞之測(cè)試即可調(diào)整及驗(yàn)證出最佳的系統(tǒng)阻抗。

4.比較FAN a與FAN b可得知FAN a之馬達(dá)扭力與扇葉、外框設(shè)計(jì)特性較FAN b佳
6風(fēng)機(jī)的選型
6.1欲選擇正確的通風(fēng)組件，必須考慮下列目標(biāo)：
最好的空氣流動(dòng)效率
最小的適合尺寸
最小的噪音
最小的耗電量
最大的可靠度與使用壽命
合理的總成本
以下三個(gè)選擇正確散熱扇或鼓風(fēng)扇的重要步驟，可幫你達(dá)成上述幾個(gè)目標(biāo)。
步驟一：總冷卻需求
首先必須了解三個(gè)關(guān)鍵因素以得到總冷卻需求：
必須轉(zhuǎn)換的熱量 (即溫差DT)
抵消轉(zhuǎn)換熱量的瓦特?cái)?shù) (W)
移除熱量所需的風(fēng)量 (CFM)
總冷卻需求對(duì)于有效地運(yùn)作系統(tǒng)甚為重要。有效率的系統(tǒng)運(yùn)作必須提供理想的運(yùn)作條件，使所有系統(tǒng)內(nèi)的組件均能發(fā)揮最大的功能與最長(zhǎng)的使用年限。
下列幾個(gè)方式，可用來選擇一般用的風(fēng)扇馬達(dá)：
1.算出設(shè)備內(nèi)部產(chǎn)生的熱量。
2.決定設(shè)備內(nèi)部所能允許的溫度上升范圍。
3.從方程式計(jì)算所需的風(fēng)量。
如果已知系統(tǒng)設(shè)備內(nèi)部散熱量與允許的總溫度上升量，可得到冷卻設(shè)備所需的風(fēng)量。

以下為基本的熱轉(zhuǎn)換方程式：

　　 H = Cp × W × △ T
　　 其中
　　 H = 熱轉(zhuǎn)換量
　　 Cp = 空氣比熱
　　 △ T = 設(shè)備內(nèi)上升的溫度
　　 W = 流動(dòng)空氣重量
　　 我們已知 W = CFM × D其中 D = 空氣密度經(jīng)由代換后，我們得到 :再由轉(zhuǎn)換因子 (conversion factors)與代入海平面空氣的比熱與密度，可得到以下的散熱方程式：CFM = 3160 × 千瓦／△℉
　　例如：設(shè)備內(nèi)部消耗電功率為 500瓦，溫差為攝氏10度：

靜壓換算表