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1、 不用打印，用网络教育学院提供的封面不用打印，用网络教育学院提供的封面 案例分析报告 直流无刷散热风扇设计 申请人：覃顺远 学科（专业） ：热能与动力工程 指导教师：XXX 2011 年 08 月 网络教育学院网络教育学院 毕毕 业业 实实 习习 报报 告告 任任 务务 书书 专 业 班 级 热 能 与 动 力 工 程 层 次 高 起 专 姓 名 覃顺远 学号一、报告题目09117103211003 二、报告工作自直流无刷散热风扇设计案例分析报告 2011年 8 月20日起至2011年 9 月30日止 教师评语： 成绩： 教师： 年 月 日 摘 要 题目：题目：直流无刷散热风扇设计案例分析报告
2、直流无刷散热风扇设计案例分析报告 学科（学科（专业专业） ：热能与动力工程热能与动力工程 申 请 人申 请 人 ：覃顺远覃顺远 指导教师：指导教师：XXX 摘摘 要要 随着电脑的日益普及，电脑似乎已经成为每个人的必须品，由于集成电路的高度发展，中央处理器（CPU）运算速度越来越快，功率越来越大，随之而来的散热问题也成为业界最迫切需要解决的课题，由于电子产品在高温状态下容易产生不稳定现象，散热措施若做得好，不但可以使电子系统稳定，甚至可以使系统得到更佳的效能。为了解决 CPU 散热问题，通常都会加装一些机构，例如散热器（Heat Sink）,热管（Heat Plpe） 与热吸管（Thermosy
3、phon）等，使得热量能快速且有效地由这些机构传出。由于制造容易及价格低廉的关系， 结合散热片及风扇的散热器(Heat Sink）便成为目前 CPU 散热的主要方法。本着对风扇的学习和研究，本计划将从设计理论， 数值及实验方法， 首先依据理论利用三维软件设计出几组叶形，再利用计算机快速将三维流场内部状况表现在出来，并对风量和最大静压进行 CFD 计算，选定出最佳性能叶形。最后将风扇整体由 CAD/CAM 系统转换成加工程式，运用电脑锣（CNC）方式，将此风扇整体制造出来，再用实验设备测量整体性能， 并在无响室下量测所产生的噪音值， 以获取流量，最大静压与噪音的设计结果，进而祥细评估设计风扇性能
4、指标达成状况，本计划之完成，将直流无刷散热风扇设计从理论到产品的全过程进行解析和研究。 关关 键键 词词：风扇设计；散热分析；无刷风扇；直流风扇；流体分析 目 录 目目 录录 1 研究目的 . 12 设计案例. 2 2.1 前言. 2 2.2.直流无刷马达运转原理 2 2.2.1 直流无刷马达运转理论 . 22.2.2 直流无刷马达电路及磁场分析 . 22.3 扇叶设计. 3 2.3.1 风扇叶形的主要参数 . 22.3.2 空气动力设计目标. 5 2.3.3 扇叶外形尺寸设计. 6 2.3.4 扇叶叶形设计. . 6 2.3.5 计算机流体分析CFD. 7 2.4 风扇结构设计. 10 2.
5、4.1 外框尺寸及外观设计. 10 2.4.2 结构组立设计. 11 2.5 最终设计结果. 11 2.6 样品实现. 11 3 设计结果. 13 3.1 性能测试结果. 13 3.1.1 最大静压和风量测试. 13 3.1.2 噪音测试. 13 3.2 设计目标达成状况. . 14 4 设计总结和体会. 15 4.1 设计总结和体会. 15 4.2 后续学习和研究方向. 15 5 致 谢. 16 研究目的 1 1 研究目的研究目的 随着现代科技的发展，人们对电脑的需求日益殷切，就在我们生活脱离不了电脑的情形下，直接刺激到电脑相关产业之蓬勃发展，于是一连串的电脑革命就展开了。其中，电脑的心脏中
6、央处理器（CPU）所受到的冲击更大，其功能进步可谓一日千里，相对地所衍生之热量问题日益严重，由于电子产品在高温状态下运作容易产生不稳定现象，所以有效且快速地排除 CPU 之发热则能降低系统温度，使期在合适之工作温度下运行，产品自然而然增加稳定性，为了解决散热问题，通常都会加装一些机构，例如散热器（Heat Sink）,热管（Heat Plpe）与热吸管（Thermosyphon）等，使得热量能快速且有效地由这些机构传出。由于制造容易及价格低廉的关系，结合散热片及风扇的散热器（Heat Sink）便成为目前 CPU 散热的主要方法。 本研究将以 140(L)*140(W)*25(T)mm 进行案
7、例， 从理论设计， 3D 绘制，计算机流体分析（CFD）及实验对比和系统量测方式进行分析。首先依据理论利用三维软件设计出两组叶形，再利用 CFD 软件 FLUENT 对风量和最大静压进行预估推算，选定出最佳性能叶形。最后将风扇整体由 CAD/CAM系统转换成加工程式，运用电脑锣（CNC）加工方式，将此风扇整体制造出来，再利用风洞和无响室等量测设备测试整体性能，以获取噪音值，流量，最大静压的风扇性能，进而祥细评估风扇性能设计指标达成状况。 图 1-1 风扇模型 设计案例 2 2 设计案例设计案例 2.1 前言 风扇是一种产生风量的装置，它是使用马达来驱动叶片的转动， 增加流体经过扇叶的流量，以由强制对流达成散热的效果。 目前电子产业使用的风扇主要有直流风扇（DC FAN）和交流风扇 （AC FAN）。由于大部分电子设备都采用低电压（36V以下）的直流 进行主机的设计，所以直流风扇应用在电子产品中最为普便。 风扇主要由驱动系统（马达），风量产生系统（扇叶）和结构支 持系统（外框 轴承等）组成，驱动马达分为有刷和无刷两种方式， 有刷马达在运行中会产生电火花，产生热量及火灾隐患，经过一定时 间运转后电刷会产生磨损，造成马达功率下降，热量产生，必须定时
