风 扇

A.风扇性能曲线

风扇产生空气能量与空气流动的能力即表现在其性能曲线上，性能曲线是静压与流量之间的关系图，在不同的系统中，由於风阻不同，因此会有不同的流量表现

如上图，在系统A 与B 中，A 的散热片鳍片较密，因此风阻较大，系统阻抗曲线亦较大，风扇的实际流量就较低

B 的散热片鳍片较疏，因此风阻较小，系统阻抗曲线亦较小，风扇的实际流量就较大

因此，当在风阻较大的使用状况下，应该选用静压较大的风扇,相反的在风阻较小的使用状况下，应该选用流量较大的风扇;相同尺寸的轴流扇与离心扇相比，轴流扇的静压较小、流量较大；而离心扇静压较大、流量较小

而在风扇设计时，必须在静压与流量之间选择一个折衷点，而且提升静压的效果要优先於流量，想要同时提高静压与流量，一定会导致耗电量与噪音大幅增加

电能→电磁铁的磁力→推动扇叶旋转的动能→扇叶旋转带动空气流动，对空气作功，将扇叶旋转动能转为空气能量。

B.风扇性能曲线测试方式

测试风扇性能曲线所使用的仪器为风洞，风洞是利用能量不灭定律，将空气流动的动能转换为风洞内部喷嘴两侧的均匀压力差，利用补偿风扇调整静压测试箱的静压至欲测试的值，然後就可利用喷嘴两侧的压力差计算出流过喷嘴的空气流速，乘上已知的喷嘴面积之後，即可得到在某一静压之下的空气流量，测试多点之後( 包含最大静压与最大流量的点)，便能画出风扇性能曲线

Q 为流量、P 为压力、ρ为密度、g 为重力、Z 为高度、V 为速度能量不灭定律P1/ρ1 + g Z + V1^2/2 = P2/ρ2 + g Z + V2^2/2 空气能量 = 风扇全压 = 静压 + 动压，Pt = Ps + 1/2ρV^2 Pt 为全压,Ps 为静压, Pe 为动压依能量不灭定律，空气能量= 风扇全压 + 空气位能Ps1 + ρg Z1 + 1/2ρV1^2 = Ps2 + ρg Z2 + 1/2ρV2^2 ( Ps1– Ps2 ) = △P = 1/2ρ( V1^2 – V2^2 ) + ρg ( Z1 – Z2 ) 设高度相同, 故Z1 = Z2 , 所以ρg ( Z1 – Z2 ) = 0 又V1A1 = V2A2, 所以V2 = V1 (A1/A2)

△P = 1/2ρ( V1^2 – V2^2 ) = 1/2ρV1^2( 1 – A1^2/A2^2) 所以V1 = √(( 2/△P)/ (ρ( 1 – A1^2/A2^2 )))

Q = V1A1 = A1 √(( 2/△P)/ (ρ( 1 – A1^2/A2^2 )))= √(( 2/△P)/ (ρ( 1/A1^2 – 1/A2^2 ))) 简化公式为Q = 4.03√△P x A

C. 无刷直流风扇的马达原理

无刷直流风扇的马达是利用非接触式的位置检出器(一般是Hall IC)，来进行绕线线圈的开关或转向，以让转子持续受力转动

T= 马达转矩，F= 马达径向力，I = 电流，Z= 绕线圈数，D= 马达直

径，

L= 磁体长度，P= 磁极对数，Bg= 每极的磁间隙的磁通密度依弗莱明左手定则

T = F x D/2 〜 ( Z x I x Bg x D x L ) / 2 ~ ( Z x P x I x Bg )/ 2πa其意义为

马达直径越大，则转矩越大

矽钢片厚度越厚，极数越多，则转矩越大绕线圈数与矽钢片片数越多，则转矩越大

磁条磁力越强、面积越大、厚度越厚，磁间隙越小，则转矩越大通过线圈的电流越大，则转矩越大

其中马达直径受制於轴径比 ( 扇叶与马达直径的比值，一般为2/5~3/5)

矽钢片厚度与片数受制於机构高度与制程 ( 矽钢片厚度一般为0.5 与0.35mm ) 磁条磁力受制於成本 ( 橡胶磁铁磁力弱而成本低，MQ 磁铁则磁力强而成本高 ) 磁条尺寸受制於马达尺寸与重量 ( 重量过重会降低转速并提高启动电压 )

磁间隙受制於磁条尺寸与制程 ( 磁间隙过小容易与矽钢片产生干涉 )通过线圈的电流受制於温升与规格 ( 大电流会造成线圈温度过高，一般希望电流越小越好 )

绕线圈数受制於空间与电流 ( 线圈过大容易产生干涉，线圈过多会降低电流 )

因此在风扇设计时，应选用适当的轴径比，尽量运用所有的机构空间，提高矽钢片厚度与片数，并尽可能缩小磁间隙，尽量提高磁条的体积效率

在制程方面，磁条充磁应尽量达到饱和与均匀，并需运用所有的绕线空间，选用适当的线径，用最大的绕线圈数配合适当小的电流值，以达到最佳化的条件 风扇的新时代

我们从历史的演进中了解到新材料对於各种产业所带来的冲击。半导体的问世带来子产业，也改变了我们的生活型态。断热物质的研发，例如陶瓷工程，也突破了传射机或汽车引擎握力及寿命的。今日，透过研发部门的努力，三匠科技可以自宣布因为我们对於陶瓷轴承系统在微型风扇应用上的成功，为风扇产业注入一股新力。

噪音及寿命问题?这就是您的解答!

当我们运用风扇在冷却系统时，噪音及风扇寿命是两个主要的问题。尤其是风扇异使人烦躁及不安，而风扇的使用期限会使顾客担心系统运作效果及信赖。造成这两

主因就是轴承系统。顾客的声音

三匠科技一直试着去满足我们顾客的需求，也努力解决一直以来在冷却风扇上的噪题及寿命问题。三匠研发的陶瓷风扇是客户们最佳的选择。我们将美国专利码:US6,2,348)运用在二氧化锆ZrO2陶瓷工程的轴承系统，改良式ZrO摩擦、阻热和抗化学作用的程度。并且易於做到近实成型及精美加工。由於物质成特殊性，轴承系统已经通过 CSIST’S 严格的测试，证明我们陶瓷风扇的长久寿命美装配的轴承系统运转情况较安静及滑顺。自2001年年底我们将陶瓷风扇推荐给客後，陶瓷风扇得到客户的高度评价。三匠科技对陶瓷风扇的运用改变了你的思考逻辑，并且给你你所想要的。 『多年前，三匠科技就已经知道在IT产业将会出现新的风扇市场需求，并且利用我身的陶瓷材料开始发展自己的技术。在研发多年以後，三匠科技推出了第一代电脑的陶瓷轴承系统，以陶瓷轴心及高精密度的合金含油轴承为特色。这种组合较使用铜轴承更为优良。陶瓷轴心是非常精密的加工制品，并比前一代的铁轴心拥有细致面结构。三匠科技於2001年年底推出A系列的陶瓷轴承风扇，并积极投入结合陶瓷及陶瓷轴心的C系列陶瓷轴承风扇。这种组合既耐用且操作平稳，价位却与双轴承差不多甚或便宜，而制造的噪音又较小。在市场的正面回应下，三匠科技在陶瓷设究上已经成功，并已着手进行扩大市场占有率。「许多人都已开始研究陶瓷技术，材料提供了许多便利之处。他们不但耐用而且可以抵抗高温及潮湿的环境。Euro Trade 杂志。市场接受度三匠科技观察公司外部及内部对於我们产品的市场接受度。从内部销售看来，三匠销售陶瓷风扇的数量与传统风扇相比，呈增加的趋势。陶瓷轴承风扇的销售量约占75%，而传统风扇的销售量约25%。三匠科技在2005年，陶瓷轴承的销售额会成长到90%。「越来越多的客户要求使用风扇，因为他们看到了它在这两年中市场上的表现。」在三匠，A系列和扇在市场接受度及总销售额上都有增加，并且迅速上升。「我期望今年陶瓷风扇销可较去年成长一倍。这是一个有大有可为的技术，并且会为我们及我们的客户带来益。」~撷取自Euro Trade 杂志。陶瓷轴承的优势

陶瓷轴承为冷却风扇所带来的—． 为传统轴承细统提供替代方案． 可提供一样或更长的平均使用寿命‧ 可提供一样或更良好的可靠度‧ 提供一个有效益的解决方案‧ 简化风扇架构‧ 降低轴承系统噪音‧ 降低风扇组装复杂度‧ 降低风扇组装复杂度

以氧化锆为基础的陶瓷

藉由变化它的组成成分、制造程序、烧结温度及後端机械加工，氧化锆提供了多用且有效益的成功案例可以取代传统材料。高硬度耐磨耗低热膨胀系数低导电化学安定性有利於精密加工

改良式精密陶瓷材料

三匠科技一直在寻找更好的技术。从原物料、成型、烧结到最後的机械加工阶段我们透过一次又一次的实验在制作最好的轴承

使用最高级的奈米技术。采用部分安定氧化锆(PSZ)作为原材料，以四方晶为主的形态。增韧性的氧化锆，主要特性在於有高强度及高破坏韧性。使用精密射出成型。高硬度高韧性陶瓷材料利於加工出超细微的抛光表面。 陶瓷制造程序

三匠科技拥有从成型到最後机械加工阶段的所有能力。原物料谨慎混合必须的组成成分及低於300nano及陶瓷粉所组成。精确的射出过程陶瓷轴心、轴承不同外型及尺寸变化。在脱脂和烧结阶段之後即决定尺寸和材料特色可精确做到。这两个阶段须透过精密，一步步的除掉结合材料，生产和维持细部构造和颗粒般大产品的良好强度及硬度。成型和烧结的完美结合，使加工需求最小。藉由「近实成型」技术来达到目标，因此减少後加工负荷，後加工过程更有效率。

经过上述成型阶段，轴心和轴承就进入加工的制程。依据不同零件的功能需求来使用不同的加工方法。不但完成尺寸需求，同时也达到几何精度或表面精细度要求的水准。

三匠科技的产品已经通过多种的验证测试。在陶瓷实验室及品管都配有高精密度的仪器，这是用来测试我们制作的原料及零件的属性及特色。这些精密仪器有能力从原料和机器的观点来检查及反映出产品的品质，例如从细微构造、强度、硬度、真圆度和表面粗糙度等。

提供相同甚至更好的平均寿命提供相同甚至更高的可靠

度有效地降低成本简化风扇结构降低来自轴承系统的噪音

降低风扇组装的复杂性增加风扇生产产能

轴承系统传统SUS420轴心改良二氧化锆轴心比较滚珠轴承含油铜轴承项 目接多点式接触擦线接触触 模滚动式摩擦滑动摩擦式 噪噪音在其使用生一开始音量较滚音命周期中相当稳珠轴承低，随着层定，但较含油轴使用时间增长而级承为高。增加。 铜铁合金轴承有限线接触 滑动摩擦 陶瓷轴心经过表面镜面加工，产品会在寿命期间噪音稳定，且低於传统滚珠及滑动轴轴承系统。加工精度硬度耐用性近实成型轴心使因材料及特性的关系，SUS420之加加工负荷极小化工尺寸及几何精度均较差。即可达到完美的层次。HRC50HRC90/Hv1400运转精度在正常环境下可不耐用。因材料非常耐用。优越适於高速运转，特性及公差配合的材料特性及公但易受环境中湿精密度问题，极差配合使运转顺度及温度的影畅，亦不易受环易产生摩擦。 响。境影响。 极佳。因:1. 极佳之极佳，但因其结不佳，公差配合加工及构复杂而脆弱故较差，且极易在配合精易受外力影响。运转过程中因微度尘累积造成阻2. 极低之塞、运转不顺、热膨胀甚至咬死之现系数因二次抛光效象。 应，不易受微尘 影响，使运转顺畅。风双滚珠轴承:扇一般平均在国内最高研究机寿50,000Hrs/25℃一般平均在构-中山科学研究命~65,000Hrs/25℃。30,000hrs/25℃院测试报告显示滚珠及滑动系统为一般平均在300,000Hrs/25℃50,000Hrs/25℃ 价高低中格