风扇噪声是这样产生的

硬件周刊

王竹青

随着Intel的P4和AMD的Athlon XP的迅速普及，以及高速硬盘、高速光驱和高性能显卡的飞速发展，电脑机箱中的“发热大户”也越来越多了。为了保证电脑系统能够稳定、安全地运行，各种散热风扇便应运而生了。CPU和电源的专用散热风扇暂且不论，其他如机箱的换气风扇、显卡芯片上的散热风扇，还有硬盘所使用的散热风扇等等，品种相当多，名称也各具特色，而外形更是千奇百怪。随着风扇体积、功率和转速的增加，带来的副作用便是噪声越来越大。如何有效地降低噪声而又保证不降低散热效果，便成为了一大难题。
很多人认为，降低风扇噪声的方法似乎只有一种，就是选择排风量大而转速较低的风扇，笔者认为，这种认识存在着较大的片面性。目前电脑中普遍采用的风扇散热方法，并不是一种主动散热手段，因为风扇是靠加速空气的流动速度，迅速带走发热体的热量来维持电脑部件在一个可以接受的温度范围内安全工作。而提高其工作效率的最简单、最有效、最直接的方法，就是提高风扇转速从而增加排风量，这一点是毋庸置疑的。以目前CPU普遍使用的散热风扇为例，转速最高的风扇已经达到了6000rpm以上。如此高的转速带来较大的噪声是无法避免的，因此，明智的选择应该是最大限度地降低它的影响。事实上风扇产生噪声的原因主要有两个：
1.由风扇推动空气高速流动产生；
2.与风扇本身的机械构造、加工精度、原材料的选取有关。
事实上传统的散热风扇已经有很长的发展历史了。就以在夏季我们普遍使用的电风扇为例，它在工作时产生的噪声并不大。但比它的扇叶直径小得多的CPU风扇，为何产生的噪声却反而更大呢？这是由于它们的工作方式不同造成的。电风扇的进气和排气通道是十分畅通的，扇叶推动空气，基本上没有受到多大的阻力。而CPU的散热风扇紧贴散热片安装，因此空气在扇叶的高速推动下，迅速经过散热片和各种形状复杂的导热片，必然会形成较大的阻力，从而产生较大的噪声。所以那种加大排风量、降低转速的做法，与提高风扇转速带来的结果并无两样。因此我们应该将注意力集中在风扇的构造上，选择高质量的产品来降低噪声并有效地延长风扇的使用寿命，这才是目前我们唯一可以做到的事情。
说起风扇的构造和工作原理，也许有人会认为它很简单，没什么可谈的。正因为如此，一些规模较小的厂家所生产的劣质风扇才会充斥市场，噪声大、寿命短、价格低、假冒名牌是这些产品的特点。下面我们还是以CUP的散热风扇为例，与大家共同探讨风扇结构和噪声产生的根源。
1.转子与定子之间的间隙：目前CPU散热风扇的转子，一般都是选用永久磁铁来制造，而定子则是用硅钢片冲压并叠加后经高温挤压成型，最后，在下线沟槽内绕制转子绕组后，通过上漆、烘烤而成。转子放入定子之后，它的内圆最大直径与定子外园的最小直径之间要有一定的间隙，这个间隙越小越好，质量较高的风扇间隙数值往往只有几个微米。能够达到这样的精度，没有高精度的加工机械和装配能力，是根本无法办到的，可以说这也是名牌风扇与劣质风扇的明显区别。这样小的间隙带来的好处有三个：第一，由于磁极距离很近，相互传导的能力提高了，因此在同样的电压驱动下，其相对转速会有明显的提高。第二，磁传导能力的提高又促使电磁能迅速转化，磁能滞留在转子铁芯上的时间进一步缩短，风扇本身的发热量也就减小了。不要以为风扇本身的这点热量不算什么，要知道它是紧靠CPU的散热片来安装的，CPU的巨大热量不可避免地要传递到风扇上，因此哪怕能降低很少一点温度，都是难能可贵的。第三，由于加工、装配精度的提高，带来的直接好处就是噪音非常小。这样的风扇你侧耳细听，只能听到“呼呼”的风声，不会有其他任何噪音出现。（图1）