直流风扇介绍

应用市场：目前已知直流风扇尺寸大小应用的市场分别为Power的散热、CPUcooler、Case之SecondFan、抽取式硬盒(MobileRack)、Notebook之散热风扇及显示适配器绘图芯片的散热及仪器设备的散热等。市场售价分析：影响DCFan的售价除了与材料成本有关外，最大的影响因素为市场的使用量，充份显示出以量制价的道理，因此有时侯会产生大风扇的价钱比小风扇的价格还低之况；另一个影响因素也会因安规有无而使价格有所差异。注:目前风扇上常见的安规有CE、UL、CSA、TUV。下列是一些市场常用风扇的报价。8020:约NTD12-16之间，因其在Power上用量非常大，与其它规格比较，此项之价格相对之下较便宜。8025:约NTD12-16之间。4010:约NTD16以下，其主要使用在486、586的CPUcooler及MobileRack上。5010:约NTD17以下，目前的CPUcooler大都使用此项，甚至有的CPUcooler有一次使用两个之情形，因此量也非常大。5015:约NTD20以下，目前CPU的功率愈来愈大，此型之散热效果比5010佳，因此有很多的CPUcooler目前使用之，所以5015量有愈来愈大的趋势。6010:约NTD18以下，目前用于AMDK7及IntelP4的CPUcooler上。6015:约NTD21以下，目前用于AMDK7及IntelP4的CPUcooler上。上述之价格皆以SleeveBearing为主，如果是BallBearing的结构约有NTD15~18之价差，如果大陆交货可降低NTD1成本。BillofMaterial：NoComponentsMaterialFlameClassGradeManufacturerULFileNo1CasePBT94-V0GainbesiIndustria-Limited94-V02FanBladePBT94-V0GainbesiIndustria-Limited94-V03YokeSteel4ShaftStainlessSteelTengMaoprecisiononshaftfactory5MagnetRubber94-V0Bestresultenterpriseco.,ltd6CorePlatedSteelSheets94-V0Changyiindustryco.,ltd7SlotInsulationPBT94-V0Gainbesiindustryco.,ltd8WindingPolyurethaneenameledcopper9PrintedwiringboardMetalcladidustriallamination94-V0Dongjianelectronicsco.,ltd10LeadwireUL1007AWG28Widecheerenterpriselimited11BallbearingCarbonSteelNmb.isc.tpi技术原理分析：目前直流风扇PCB板设计上所用的零件非常少，只有一个HallIC及一个Diode，所以HallIC可以说是直流风扇的重要零件，其主要动作原理是：先将环状磁铁磁化，HallIC内之Sensor会感应目前所对之磁性（NorS），HallIC则驱动电磁电圈（有四个分为二组），使其产生相同的极性，利用同极相斥的原理，使风扇转动，转动后Sensor不断的感应，HallIC则控制电磁线圈不断地变化磁极（NorS），使风扇持续转动。—H』lIC风扇约略示意图HallIC介绍：HallIC是直流无刷马达风扇中最重要的组件，它用来感应磁场的变化，以送出马达控制讯号，使马达得以持续而稳定的运转，每一个DCFan都需要此一类IC。目前市面上常见的HallIC有1881、276、275，其中1881为3支脚、275及276为4支脚，276内含有一个二极管（防止逆向电流），HallIC的市场价格为NTD1.5〜4之间，目前大陆有一家南京厂（大陆国营企业）销售价格很低，价格约在NTD1.5〜0.8之间，不过质量较差。其他台湾的HallIC制造厂有立生半导体股份有限公司、（茂）贸达半导体（此公司之晶元由汉磊提供）、育升（WWSON）及振泓半导体（最早使用1881之公司），目前最新产品为M48原为USMICROCHIP后更名为MELEX。Page2of7直流风扇介绍CHIP产品规格及应用范围对照表:产品编号/项目规格应用范围ATS177霍尔组件2.0cm〜12.0cm各类直流风扇ATS276霍尔组件、驱动组件6.0cm〜8.0cm各类直流风扇ATS266霍尔组件、高电压(24V)驱动组件高电压型直流风扇ATS377霍尔组件、驱动组件、逆向保护组件4.0cm〜5.0cm各类直流风扇ATS477霍尔组件、H型驱动组件2.5cm〜6.0cm超薄型直流风扇ATS577栓销断流，自动启动功能加强功能型直流风扇ATS677转速控制功能加强功能型直流风扇ATS777栓销断流自动启动功能、转速控制功能加强功能型直流风扇关于HallIC之使用数据：温度范围：风扇界使用的范围为-40°〜85°。操作电压：0V〜18V，一般应用5V或12V。操作电压：2.2V〜18V。启动电流：700mA〜800mA。操作电流：300mA~400mA。感应点的位置：即Sensor之位置，非常重要，有关于R&D之设计。感应值：单位为高斯(G)即为磁通密度(MagneticFluxDensity)，感应值愈大，愈不好，愈不灵敏，50G用于小风扇5cm以下，90G则用于大风扇，是影响IC价格的因素之一。目前马达的技术发展种类及优缺点：目前马达的技术有下列三种：含油轴承(SleeveBearing)滚珠轴承(BallBearing)新型VAPO轴承风扇(磁浮MS设计+VAPO气化轴承)分别说明如下：(一)含油轴承(SleeveBearing)其架构图如下所示，传统的DCFan马达设计是以扇叶轴芯穿越含油(Sleeve)轴承后，枢接固定在马达定子之中心位置，使风叶和马达定子之间保一个适当之间隙，而轴芯与轴承间也有间隙的存在，才不会造成轴芯镇死而无法转动，而马达在电源输入后，产生磁力感应，使马达转动。传统马达SLEEVE轴承架构图传统风扇马达使用的SLEEVE轴承风扇此类马达设计之缺点：因风叶之重量全部负荷于轴承，所以会造成轴芯与轴承摩擦运转，成畸形或不平坦，让马达运转不顺且寿命减短。轴承内径容易被磨损成椭圆，最后产生机械磨擦噪音。由于因常需更换方向、角度所造成，故无法使用于携带式(如笔记本电脑、测试仪器)产品上。此类设计两端均有设计油圈、麦啦并沾上润滑油，以防止转动时产生噪音，因此轴承及轴芯摩擦面积增大，一方面所产生的高温气体无法排除，而被轴承两端的油圈、麦啦拦下来，形成固态的氮他物，淤塞于轴承及轴芯之间，造成噪音及寿命缩短。若为强轴芯及轴承表面的摩擦寿命，则轴承及轴芯的间隙一定要设计很小，相对地精密度提高，而这样会造成马达运转启动效果差。SleeveBearing之优点：(1)较能承受外力的撞击，在搬运过程中所造的损坏较少。⑵与BallBearing相比，价格便宜许多。(二)滚珠轴承BallBearing此类马达的设计原理和前述Sleeve相同，不过在中心轴承部份将它采用滚珠轴搭配弹簧的支撑，让中心的构造变得相当精密。其构造如图所示。传统马达Ball轴承架构图BallBearing对之缺点：滚珠轴承设计较为精密，采用数个圆金属珠及内外金属环结合而成，构造相当脆弱并无法承受外力，如果重放或掉落，容易使轴承损坏而产生更的噪音，并影响正常运转。轴承采用金属珠，所以滚动时将会产生比含油轴承更大的噪音。成本较高。BallBearing对之优点：(1)滚珠轴承利用金属球运转，属于点的接触方式，所以马达运转起动相当容易。⑵在设计上BallBearing配合弹簧使用，因此弹簧顶着轴承外的金属环，让风扇叶子的重量座落于滚珠轴承上，而且由弹簧间接顶撑着，所以可以用于不同方向与角度的可擦式产品，不过仍须防止碰撞。(三)磁浮(MS)设计+VAPO气化轴承其原理和Sleeve相同，不同点在于VAPO轴承的内层表面经由加工处理，使其耐摩、耐高温，加上磁浮设计，让整个扇叶转子被均匀地吸附在磁盘上，而藉由轴芯的定位让转子不会偏心甩晃旋转的情形发生，也因此磁浮片藉由磁浮线而负载整个扇叶转子的重量，则原本轴芯的功能就限于定位作用，此时轴芯在VAPO轴承内是处于正中心位置，当马达旋转时，轴芯和轴承内则是空气磨擦而腾空运转，所以使用寿命就会增加，其架构如图所示。磁浮(MS)设计+VAPO轴承架构图马达线圈介绍如图所示:磁浮(MS)设计+VAPO轴承架构图马达线圈介绍如图所示:径向绕线径向气隙型轴向绕线轴向气隙型(左)单一线圈轴向绕线径向气隙型马达线圈的绕法及圈数比会决定风扇转速，进而影响其风量。采用磁浮(MS)设计+采用磁浮(MS)设计+VAPO氯化轴承风扇多了专利磁浮设计(右)，更能承载扇叶子的力量风扇之测试：目前风扇制作厂的测试项目如下：甲、振动测试。乙、寿命测试：一般SleeveBearing之寿命为2万小时。一般BallBearing之寿命为4万