散热风扇噪音的三大类型:机械、气动与电磁噪音解析

1. 机械噪音

这类噪音源于风扇内部组件之间的物理摩擦、碰撞或振动。

• 轴承噪音:
  • 原因:这是机械噪音最主要来源。无论是含油轴承、滚珠轴承还是液压轴承、在使用过程中润滑油干涸、磨损、制造精度不足或进入灰尘时，都会产生 “嗡嗡嗡” 、 “嘶嘶嘶” 或 “咯噔咯噔” 的摩擦声。
  • 特点:通常是一种连续且令人不快的摩擦声，随着使用时间变长而加剧。
• 转子不平衡噪音:
  • 原因:风扇叶片的重量分布不完全均匀、或者扇叶、电机轴在制造上有微小的偏差、导致旋转时产生离心力不平衡，从而引发振动和低频的 “嗡嗡” 声。
  • 特点:低频振动声，转速越高越明显。
• 结构共振噪音:
  原因:风扇本身或其安装的支架(如电脑机箱、散热器)具有一定的固有频率。当风扇的振动频率与这些结构的固有频率一致时、就会发生共振、产生放大的、低频的 “轰隆隆” 的噪音。
  • 特点:通常是一种低频的轰鸣声，用手按住风扇或机箱时声音可能会改变或减小。
• 装配不当的噪音:
  • 原因:风扇螺丝拧得过紧或过松、导致扇框变形或与安装面接触不良、产生额外的振动和噪音。线缆接触到扇叶也会产生 “嗒嗒嗒” 的拍打声。

2. 空气动力学噪音

这是风扇噪音中最主要、也是最难完全消除的部分、由风扇旋转时与空气的相互作用产生。它通常是一种 “呼呼” 的风声。

• 涡流噪音:
  • 原因:空气流经扇叶表面时，由于扇叶的形状和角度，会在其背面产生无规则的涡流(类似于旗子在空中飘动产生的涡流)。这些涡流分离和破裂时就会产生宽频带的噪音。这是风声的主要组成部分。
  • 特点:宽频的 “沙沙” 声或 “嘶嘶” 声。
• 叶片通过频率噪音:
  • 原因:风扇旋转时、叶片会周期性切割前方的空气和障碍物(如护网、散热鳍片) 、对空气产生周期性的脉冲压力。其频率计算公式为:(转速/60) * 扇叶数量。例如，一个1000 RPM的7叶扇，其通过频率为(1000/60)* 7 & asymp; 117赫兹。
  • 特点:一种单一频率的 “音调” 或 “嗡鸣声”，是风扇噪音中最具辨识度的部分。
• 湍流噪音:
  • 原因:当气流遇到障碍物(如密集的散热鳍片、防尘网)或进入狭窄空间时、会变得混乱和不稳定、产生湍流、从而增加噪音级别。
  • 特点:一种混乱的、不稳定的 “呼啸” 声。
• 进口/出口噪音:
  • 原因:空气在进入风扇进口或离开风扇出口时、如果风道设计不佳、会产生气流分离和喘振、导致噪音增大。

3. 电磁噪音

这类噪音源于风扇电机内部的电磁场。

• 原因:风扇电机(通常是无刷直流电机)通过电磁力驱动转子旋转。磁场切换和电流波动会产生高频的振动和噪音，通常是一种很高频的 “滋滋” 声或 “唧唧” 声。
• 特点:
  • 通常是高频噪音，有些可能接近人耳的听力上限。
  • 在PWM(脉冲宽度调制)调速风扇中尤其常见。当电机驱动电路的电流调节不完美时，会产生这种高频的线圈啸叫。
  • 质量较好的风扇会通过优化磁路设计和驱动电路来极大抑制这种噪音。

在实际使用中，风扇的噪音通常是以上多种类型噪音的混合体。对于普通用户而言，最常见的噪音是空气动力学噪音(风声)，而随着风扇老化，机械噪音(轴承声)会逐渐成为主导。