散热风扇内部结构及工作原理详解

核心组成部分

1. 扇叶

• 功能:这是风扇最核心的部件、直接负责切割空气、产生气流。扇叶的设计(如数量、形状、曲率和角度)直接决定了风量、风压和噪音性能。
• 材料:通常采用塑料(如PBT、PC工程塑料) 、也有金属(如铝合金)或碳纤维等高端材料、用于追求强度和轻量化。

2. 电机

• 功能:风扇的 “心脏” 、负责将电能转化为机械能、驱动扇叶旋转。
• 类型:现代散热风扇普遍使用无刷直流电机、因为它寿命长、效率高、噪音低且控制精准。老式的有刷电机现在已很少见。

3. 框架/外壳

• 功能:固定和保护内部所有部件，并为气流提供导向，减少湍流。框架四角通常有安装孔，用于将风扇固定在散热器或机箱上。
• 材料:多为塑料，也有些追求美观或散热效能的会采用金属框架。

4. 轴承系统

• 功能:连接转子和定子，支撑扇叶轴心，保证其平稳，安静，持久地旋转。这是影响风扇寿命和噪音的关键因素。
• 常见类型:
  • 含油轴承:成本低，初期安静，但不耐用，怕高温，润滑油易干涸。
  • 液压轴承:含油轴承的改进版，寿命更长一些。
  • 滚珠轴承:耐用、耐高温、寿命长、但成本稍高、可能产生低频噪音。
  • 来福轴承:一种特殊的自润滑含油轴承。
  • 磁浮轴承/ FDB流体动态轴承:目前的高端解决方案、利用磁力或油膜悬浮轴心、几乎没有机械摩擦、极其安静且寿命极长。

5. 定子与转子

• 定子:电机的固定部分，通常包含硅钢片和铜线绕制的线圈。通电后产生变化的磁场。
• 转子:电机的旋转部分，通常由永磁体(磁铁)和与扇叶连接的轴心组成。在定子磁场的作用下受力旋转。

6. 印制电路板

• 功能:一块小小的绿色电路板，通常隐藏在电机下方。上面集成了控制芯片，无刷电机的驱动电路(如霍尔传感器)等，负责接收控制信号并精确驱动电机工作。对于RGB风扇，这块PCB上还会有灯控芯片和LED灯珠。

7. 连接线与接口

• 功能:负责供电和传输控制信号。
• 常见接口:
  • 4引脚PWM接口:目前主流接口，多出来的一根线用于接收PWM信号，可以非常精细地调节风扇转速。
  • 3针直流接口:通过调整电压(DC)来调速，控制精度和范围不如PWM。
  • 小4针/大4针D型口:直接来自电源、通常以满速运行、无法调速。

简单来说，散热风扇的工作原理是: