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散热风扇扇叶&外框特殊设计

扇叶&外框特殊设计:

  
风扇的外框设计与扇叶设计密不可分,下面就介绍几种目前较常见的特殊扇叶与外框设计:

侧进风风扇:

  同样为了解决叶端间隙的问题,针对叶片设计进行了改进,同时在外框上下了工夫。

  略微缩小叶端间隙,并在外框上开出4道风槽,令外框不仅起到导流作用,更增加了进风途径,减少了反激气流。减少工作噪音的同时,令性能(风量)进一步提高。个人推荐:此风扇设计风压较低,适用通道设计流畅散热需求不大的环境采用。


三叶片风扇:

  风扇只有三片扇叶并不出奇,最常见的电风扇便是如此,但在小型直流无刷风扇上采用这种设计并不多见。
  如前文所述,叶片数量过多、距离过近,会增加气流扰动与叶片表面摩擦,降低风扇效率,增大工作噪音。专为一些不需太大风压的散热片搭配了这种4cm的三叶风扇。      减少了叶片数量,为了增大叶片面积,倾角也随之减小,因此风压有一定幅度的减弱。虽然风压不足,但叶片间的距离较大,风扇效率提高,保证最大风量尚可的同时,降低工作风压噪音。个人推荐:此风扇设计风压较低,适用通道设计流畅散热需求不大的环境采用。

叶轮导流加强型风扇:

  前文已经提及,有的风扇在外框的出风口一侧增加了与扇叶形状相似,但弯曲反向相反的导流片,为气流再添一道“约束”。可令气流更加集中,缩小盲区,并进一步增强风压;但气流的冲扰与更多的摩擦,无疑会增大工作噪音。

  典型代表为4028/6038/12038系列轴流风扇。以叶轮导流加强型“高速加强型”风扇为例:4028规格、滚珠轴承、16000rpm、额定电压12V、额定电流0.69A、最大风量0.66cmm、最大静压33.50mmAq。它其实就是在4020规格的轴流风扇基础之上增加了7片高约8mm反向弯曲的导流片。个人推荐:风压强劲,噪音较高;需要及时获得散热交换散热片热量,空间相对紧张的环境适用;噪音偏高。

双叶片加强型风扇:   图中为服务器散热芯片配套一款4056的双叶片加强型轴流风扇。

  更有甚者,不满足于反向弯曲的出风口导流片所增加的风压,采用了更加极端的多道叶片设计,其中主要以两道叶片风扇为主。两道叶片的倾角相反,弯曲方向相反,旋转方向相反,由两个电机分别驱动,在最大风量不变的情况下,可获取更大静压。

  典型代表为4056/4048系列双叶片加强型轴流风扇。(其实获取静压并非倍数增加,只提升20-40%风压/风量差异不大)如:例:4056规格、滚珠轴承、16000rpm/12000rpm、额定电压12V、额定电流1.40A、最大风量0.76cmm、最大静压45.70mmAq个人推荐:噪音太高;成本也高;如果能够合理设计风道和改进结构前提下,尽可能采用叶轮导流加强型“高速加强型”风扇。

圆形外框风扇:

 

  为适应一些特殊的安装要求——如圆形风道、圆形散热片等,不易使用“方方正正”的风扇,但又需要外框的导流作用,圆形外框风扇便应需而生。个人推荐:风压不高,对于风道顺畅可以采用;管道过长/风道不畅;风扇应用效果会有较大影响!

支架型风扇:

  有些情况下,外框的导流作用已经不是必须,甚至有一定的负面影响,或对安装存在阻碍,它便被“抛弃”了^_^。主要还是考虑安装和适用的环境决定!散热效果决定...  

  目前较常见于一些圆形放射状散热器,尤其是风扇内置型。典型Intel为盒装散热器搭配的“太阳花”形状组合散热显卡最为常用。个人推荐:环境空间风道流畅很富有,采用这款有利散热和噪音减小。


倒掉风扇:
   针对CPU散热器材和环境改变,更好配合散热传导-原有的风扇出风结构纯在阻滞;需要颠倒整个结构。这样就推出了一款与普通风扇相反的出风结构风扇即:倒掉风扇!
      此系列风扇的电机不同于一般轴流风扇,安装于进风口一侧,主轴支架也相应的移至此侧,为送出气流扫清了道路。风扇的叶片形状、倾角方向、弯曲方向、旋转方向仍然与传统轴流风扇相同,同样存在送风盲区,而且价格较贵。个人推荐:CPU散热应用最合适!风量风压综合比高!

外磁风扇:

  主轴支架会扰流,电机与轴承同样会形成“盲区”,至少在近距离不利于气流覆盖整个散热片,即便不能消除,也应尽量缩小此盲区的面积。但以目前的技术,轴承对于旋转的扇叶仍是不可或缺的,剩下在电机上进行了改进。

  将风扇驱动电机置于外框内,或者将整个电路辅助部分隐身(引申)外框中,而非传统的轴心部分;中心只保留轴承及关键部分,增大过风面积,更令盲区大幅缩小。改进主要在于转子磁环与定子绕组的设计——增大转子磁环尺寸,套在整个扇叶外,定子则只有两个绕组线圈,与电路部分一起安装在外框的一角内。外磁设计的风扇可较相同噪音的普通轴流风扇提高10%-25%的最大风量与的最大静压。个人推荐:制造工艺相对复杂,成本过高;不使用为好。

离心风扇(涡轮风扇):
  与轴流风扇并驾齐驱的另一大类空气导流设备就是Blower了,译为中文即离心风扇、涡轮风扇/风机。日常生活中最为常见的就是那种维持大型充气玩具的,蜗牛壳一样的鼓风机。其产品大小/设计不同应用自然也就多元化了;下面接受几种不同设计和大小的离心风扇:
1.蜗壳式离心风扇

                    

2.外向离心风扇(前向/后向离心风扇)   


  Blower离心风扇的工作方式与轴流风扇有较大的不同;它的扇叶与旋转面倾斜(夹角),呈环形排列,空气由轴向进入环形扇叶包围的空间,被扇叶旋转带动的离心效应横向甩出,通过直板状截面同样基于Joukowski机翼截面曲线设计的扇叶时受到推压,沿扇叶旋转方向的切线吹出,在扇叶外围形成一道旋涡状的散射气流,四处散射(或再受到蜗牛壳状外框的导流,从一侧的开口切向吹出)。

  Blower离心风扇的优势在于:

  1.可根据使用需要,大范围的对叶片长度、叶片宽度、叶片数量、出风口形状等进行调整;
  2.离心式导流,入口空间要求低,送出气流平顺、集中,湍流少,
  3.叶片数量多,过风面上的总投影面积甚至大于过风面积,利用离心效应,较轴流风扇可提供更大的风压;

  传统的离心风扇基础之上,根据风冷散热器的需要进行了修改——增大叶片长度,提升风量;简化导流罩,缩小体积,增大出风口面积—获取更好更大的散热能效。是轴流风扇的劲敌和弥补,能够解决许多轴流风扇完成不好的问题。随着小型化发展,更多的产品采用的首选结构!个人推荐:并非只有轴流风扇散热,多元化设计散热考虑结构必须了解和认识;将对散热风道设计提供它应有的帮助和支持!设计者应该多多了解!

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