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1、如何評估風扇壽命資料來源：Sung J. Kim & Alan Claassen, Electronics Cooling 雜誌對流式空氣冷卻仍然是用來冷卻微電子元件最普遍的方法。為了以更高的可靠 度將冷卻的空氣輸送給電腦設備，我們必須將焦點放在氣動裝備(Air Moving Devices)的預期壽命上。然而，這不是一個普通的練習題，因為其中有許多的變 數，而且沒有氣動裝備壽命試驗程序的工業標準。因此，它並不意味著去比較來 自不同氣動裝備廠商的預期壽命資訊。我們必須先瞭解廠商風扇的失效定義，然 後再衡量壽命試驗的程序和該風扇預期壽命的估算。本篇文章的目的在於解說這 些主題，並且以此鼓舞建立風
2、扇壽命估算的標準化，如提示1。風扇失效的定義風扇可能的失效方式有數種，而且失效的定義依其應用方式也可能會不同。典 型地風扇失效包括：超震、噪音、扇葉摩擦或撞擊、轉速下掉、轉子鎖住、起動 失效等。表1列出的是不同廠商在他們氣動裝備壽命試驗中所使用的失效標 準。資料項廠商別廠商A廠商B廠商C廠商D廠商E轉速N 0.9N *初始 0.8N標稱 0.9N *初始0 rpm 0.7N、壮初始運轉電流I I最大值80,000小時？基於Breyfogle5, equation(12.7)和Weibull分布假設，n台風扇中的每一台 應該試驗 t1 小時。公式如下：t=ax22； C/2ni/a6這裡的X22
3、是Chi-Square分布的C-th百分比，自由度2; C值由期望之信心水準來決定。從 Chi-Square 表中，我們得知 x22； 0.90 = 4.60假設0=2，我們解方程式3可以得到a =L10 0.10536)t/=246,463 小時將a值及n = 30代入公式6，可得每台風扇的試驗時間-=68,280小時。 如果所有的30台風扇在30C條件下操作t1小時而未發生失效，則我們可以宣稱 在90%信心水準下，L10至少為80,000小時。加速的壽命試驗先前的例題顯示出壽命試驗的延續期間非常的長久，即使是當時採用零失效試 驗的策略。因此，加速試驗的技巧成為在合理的時間和成本內，完成組成
4、件評估 的基本考量。當選擇一項加速試驗的策略時必須格外小心。一項無法貼切呈現氣動裝備特性 的加速試驗模式將會因此造成無效的推算結果。表2所顯示的第一項加速試驗要素為開關循環(On/Off Cycles)。這些循環藉 由將軸承從零轉速加速至正常操作轉速來增加氣動裝備的應力。每 8 小時一個開 關循環將可代表一台個人電腦的實用性。縱使這種施加應力的程度不恰當，仍可 要求應用一些開關循環來偵測氣動裝備的問題，諸如：無法起動、轉速改變、慣 性減速時間或起動時間，以及噪音增加等方面的問題。表 1 和表 2 提供了一個無法確認風扇失效問題的案例。表 2 指出一些廠商不採 用開關循環來確認失效，且表 1 也
5、顯示廠商 E 並不認為轉速下掉是一項失效， 除非該轉速下掉達 30%，採非常寬鬆的失效判定標準。應該期待廠商 E 使用這 種合併試驗的定義，將可獲得較標稱值更高的氣動裝備壽命。資料項廠商別廠商A廠商B廠商C廠商D廠商E開關循環每500小時None隔週一次(336Hrs)NoneNone壽命試驗的空氣溫度80 C75 C72 C70 C85 C溫度加速係數2.0/10C1.482/10C2.0/10C1.315/10C2.0/15 C表 2. 加速試驗要素一般是以升高溫度作為主要的加速要素。表 2 所顯示的是一些使用於氣動裝備 可靠度計算中具有代表性的加速試驗要素範圍。對於潤滑不良所造成的氣動裝
6、備 失效，在Booser公式中採用1.5/10C的加速係數是合理的。例如，原運轉於80 C的壽命試驗結果，推估其降至40C時所用之加速係數為1.5(80-40)/10=5.1。氣動裝備加速試驗的溫度上界是多少？在加速試驗的溫度下，潤滑油脂的結構 不應該有顯著的改變。油脂功能的衰退主要歸因為蒸發耗損和氧化。基於astm 所訂定的潤滑油脂與油料蒸發耗損和氧化特性標準測試方法，加速壽命試驗的執 行溫度應低於90CC1。使用表2 中所給予的溫度加速係數，對應風扇壽命試驗數據，可以推估之最低外界溫度是多少？ Booser的標稱溫度加速係數是訂定於適用軸承溫度100C。因此，應用這些加速試驗要素於室溫降至25C的條件下會令人質疑；但是， 因為沒有更好的模式可用情況下，這就是它們被常常使用的原因。結論因為不同的公司會使用不同的方式，拿一家廠商的預期壽命資料和另一家廠商 來的資料作比較是毫無用處的。因此，當熱傳工程師和組成件評估工程師在選用 一種氣動裝備時，必須執行獨立的比較分析。風扇壽命分析中重要的參數包括： 失效判定標準、統計分析之分布函數和壽命試驗的加速要素。一旦這些參數被選 定，它們應該被共用來比較不同的氣動裝備。我們希望本文所陳述的教材有助於 鼓舞建立風扇壽命估算的標準化。
