静音寿命如何兼得 9类风扇轴承大PK

  第1页:轴承是风扇的灵魂

  散热和静音一直是DIY领域里两个非常重要的性能参数,而风扇可以说是整个电脑机箱内部最大的噪音来源。许多人认为风扇的扇叶设计、转速以及风量等参数是影响风扇噪音的最大因素。其实,风扇的轴承类型才是我们最该看重的。可以说轴承是风扇的灵魂,因为不同类型的轴承不仅会影响到一款风扇的使用寿命,而且对整个风扇的噪音大小也起到至关重要的作用。

静音寿命如何兼得 9类风扇轴承大PK

 

  所以,如果我们想要挑选出一款适合自己实际需求的风扇,首先要从轴承的类型下手。为了让更多的玩家对看似不起眼的风扇轴承有一个更加深刻的理解,本篇文章将主要围绕不同类型的轴承说起,从参数性能到优缺点分析,让玩家们在选购风扇时,做到心中有数。

封闭式滚珠轴承

 

封闭式滚珠轴承


  在散热器领域,风扇的轴承主要分为使用滑动摩擦的含油轴承(套筒轴承)和使用滚动摩擦的滚珠轴承以及两种轴承形式的混合

  这三大类。而每个类型的轴承还根据不同的技术分为多个类别,比如滚珠轴承有单滚珠和双滚珠两种。

  第2页:常见的含油和液压轴承

  ?含油轴承(Sleeve Bearing)

 

 

  含油轴承是使用滑动摩擦的套筒轴承,使用润滑油作为润滑剂和减阻剂。虽然噪音低,制造成本也低,但磨损严重,寿命较滚珠轴承有很大差距。而且使用时间一长,由于油封的原因,润滑油会逐渐挥发,而且灰尘也会进入轴承,从而引起风扇转速变慢,噪音增大等问题。

普通含油轴承

 

普通含油轴承
含油轴承结构图

 

含油轴承结构图


  当含油轴承内部的润滑油脂不足时,会出现明显的“偏心”状态,严重时会导致风扇扇叶停转,造成被散热设备散热不及时,所以普通含油轴承不适合高转速的风扇和较大尺寸(9cm以上)的风扇使用。通常含油轴承风扇产品寿命为5000-8000小时


  液压轴承(Hydraulic Bearing)

 

 

  液压轴承是在含油轴承的基础上改进而来的。液压轴承拥有比含油轴承更大的储油空间,并有独特的环回式供油回路。经过改进后的液压轴承,比含油轴承有着更长的使用寿命,而同样有着低运行噪音的优点。

液压轴承结构

 

液压轴承结构
液压轴承由AVC首创

 

液压轴承由AVC首创


  液压轴承的平均寿命为40000小时,最初由AVC首创。随着目前更多的散热器厂商使用液压轴承技术,让这种轴承类型的风扇在目前散热器市场上有着较高的比重。低廉的价格和低噪音成为了不少普通装机用户的首选。

  第3页:更长寿命的滚珠轴承

  更长寿命的滚珠轴承

 

  滚珠轴承改变了轴承的摩擦方式,采用滚动摩擦,这一方式更为有效的降低了轴承面之间的摩擦现象,有效提升了风扇轴承的使用寿命,也因此将散热器的使用寿命延长。所带来的缺点就是工艺更为复杂,导致成本提升,同时也带来更高的工作噪音。

滚珠轴承

 

滚珠轴承

 

  ?单滚珠轴承(1 Ball Bearing)

单滚珠轴承结构图

 

单滚珠轴承结构图


  单滚珠轴承(1 Ball+1 Sleeve Bearing) 是对传统含油轴承的改进,采用滑动摩擦和滚动摩擦混合的形式,其实就是用一个滚珠轴承搭配一个含油轴承的方式来降低双滚珠轴承的成本,它的转子与定子之间 用滚珠进行润滑,并配以润滑油。它克服了含油轴承寿命短,运行不稳定的毛病,而成本上升极为有限。单滚珠轴承吸收了含油轴承和双滚珠轴承的优点,将轴承的 使用寿命提升到了40000小时,缺点是在加入滚珠之后,运行噪声有所增大,但仍小于双滚珠轴承。

 

  双滚珠轴承(2 Ball Bearing)

双滚珠轴承结构图

 

双滚珠轴承结构图

 

  双滚珠轴承(2 Ball Bearing) 属于比较高档的轴承,采用滚动摩擦的形式,采用了两个滚珠轴承,轴承中有数颗微小钢珠围绕轴心,当扇页或轴心转动时,钢珠即跟着转动。因为都是球体,所以摩擦力较小,且不存在漏油的问题。双滚珠轴承的优点是寿命超长,大约在50000-100000小时。抗老化性能好,适合转速较高的风扇。某些玩家比较热衷的“暴力扇”,就是使用的双滚珠轴承。

  第4页:来福和流体动态轴承

  来福和流体动态轴承

 

  虽然滚珠轴承有着更长的使用寿命,但是较大的噪音对于目前多数玩家来说还是一个比较头疼的问题,所以一些厂商在原有的含油轴承上进行改进,在做到提升使用寿命的同时,也可以实现低噪音的优点。而来福轴承和流体动态轴承由此而生。

 

  来福轴承(Rifle Bearing)

来福轴承结构图

 

来福轴承结构图
来福轴承工作原理


来福轴承工作原理

  作为传统含油轴承的改进,来福轴承采用耐磨材料制成高含油中空轴承,减小了轴承与轴芯之间摩擦力,来福轴承还带有反向螺旋槽及挡油槽的轴芯,在风扇运转时 含油将形成反向回游,从而避免含油流失,因此提升了轴承寿命。来福轴承风扇通过采用以上结构及零件,使得含油及保油能力大幅提升,并降低了噪音。

  流体动态轴承(Hypro Bearing)

 

  流体动态轴承可以看成是来福轴承的改良版,利用人字形的沟槽设计可以有效的提升流体压力。不同于来福轴承的循环回路供油系统,流体动态轴承将润滑油脂始终固定在了轴心内部。

流体动态轴承图解

 

流体动态轴承图解

  这种“流体动态轴承”,利用微细沟槽的流体力学特性让轴与轴承间隙中充满润滑剂,为了让润滑剂保存住,轴承表面刻有人字型沟槽,主轴旋转时流体压力升高,还可以使润滑剂集中在轴承内部,不容易泄露(这也是油封轴承最大的问题)。另外,采用这样的轴承设计,不但进一步提高了风扇的使用寿命,并且还能进一步增强风扇在运行过程中的降噪效果,让风扇更加安静。当然相对于成本来说也相对较低,寿命也更长。

  第5页:纳米陶瓷轴承

  纳米陶瓷轴承

 

 

  纳米陶瓷轴承(NANO Ceramic Bearing,NCB) 在本质上仍然是一种含油轴承,是由富士康在其产品中首先引入的。传统含油轴承风扇在使用过程中磨损比较严重,长时间使用时的可靠性较低。纳米轴承有效的克 服了这个问题,陶瓷轴承技术采用了特殊的高分子材料与特殊添加剂充分融合。

纳米陶瓷轴承

 

纳米陶瓷轴承
纳米氧化锆在显微镜下的颗粒

 

纳米氧化锆在显微镜下的颗粒

  纳米陶瓷轴承核心全面采用特殊的二氧化皓材料,使用冲模及烧结工艺制成,晶体颗粒由过去的60um下降到了0.3um,具有坚固、光滑、耐磨等特性。

纳米陶瓷轴承

 

纳米陶瓷轴承

  纳米陶瓷轴承具有很强的耐高温能力,不易挥发,这大大延长了风扇的使用寿命,纳米轴承的性质与陶瓷类似,越磨越光滑。据测试,采用纳米陶瓷轴承的风扇平均使用寿命都在150000小时以上。这项技术其实并非真正的纳米技术,所使用的材料也并非真正的纳米级材料,只不过是采用了纳米这样的字眼来吸引眼球罢了。

 

  与滚珠轴承风扇相比,纳米陶瓷轴承风扇的噪声也得到了很好的控制,所产生的噪声比双滚珠轴承低2—3dB。纳米陶瓷轴承风扇在组装过程中,也比滚珠轴承风 扇的工序简单很多,从而在无形中使品质得到了提高,成本得以降低。由于纳米陶瓷轴承体积较小,所以在风扇的设计中便可加长电机的绕线,从而增大功率提高转 速。相对于滚珠轴承风扇,其中心面积更小,有效增加了叶片空间面积,增大了空气流通量。

  第6页:主打静音的磁浮轴承

  主打静音的磁浮轴承

 

  提起磁悬浮技术,人们都会想到磁悬浮列车,通过列车底部与铁轨间的反向强磁场作用,将列车悬浮在轨道上方以减少摩擦系数。而磁浮轴承利用磁力作用将转子悬浮于空中,使转子与定子之间没有机械接触。其原理是磁感应线与磁浮线成垂直,轴芯与磁浮线是平行的,所以转子的重量就固定在运转的轨道上,利用几乎是无负载的轴芯往反磁浮线方向顶撑,让成整个转子悬空。

磁悬浮轴承结构图

 

磁悬浮轴承结构图
磁悬浮轴承

 

磁悬浮轴承


  与传统的滚珠轴承、含油轴承相比,磁轴承不存在机械接触,转子可以运行到很高的转速,具有机械磨损小、能耗低、噪声小、寿命长、无需润滑、无油污染等优 点,特别适用于高速、真空、超净等特殊环境中。磁悬浮事实上只是一种辅助功能,并非是独立的轴承形式,具体应用还得配合其它的轴承形式,例如磁悬浮+滚珠 轴承、磁悬浮+含油轴承、磁悬浮+汽化轴承等等。

  第7页:气压球形轴承

  气压球形轴承

 

 

  最近一段时间,一种新的轴承技术被公布出来,许多价格不菲的高端风扇产品让这种气压球形轴承(Barometric Ball Bearin)被许多人所关注。使用这种轴承技术的风扇相比传统轴承有着更加长久的使用寿命以及更低的噪音。

气压球形轴承结构图

 

气压球形轴承结构图
气压球形轴承风扇

 

气压球形轴承风扇


  从结构上来看,这种气压球形轴承类似于磁浮轴承,只不过将固定金属球体的磁铁置于风扇的底部。并且在风扇轴心外框形成一定的气压来保证轴心旋转的稳定。在使用寿命上,气压球形轴承有着高达10万小时的平均无故障运行时间,相比滚珠轴承风扇来说,优势更加明显。但是由于目前使用这种轴承的厂商不多,所以导致价格比较昂贵。

  第8页:各有优劣的轴承类型

  各有优劣的轴承类型

  最后,再来让我们看看目前这9种不同的轴承类型的一些参数对比。需要注意的是,下表中的噪音参数特指仅风扇轴承所发出的噪音,而风扇的整体噪音还需要根据扇叶的设计和转速两个参数的影响。

  

类型 使用寿命 工艺难度 制造成本 噪音
含油轴承 5000-8000
液压轴承 4万
单滚珠 4万 一般
双滚珠 5万-10万
来福轴承 4万
流体动态 5万 较高
纳米陶瓷 8万-10万 较低
磁浮轴承 5万 较高 较高
气压球形 10万

  从上面的表中我们可以看出,目前含油轴承与液压轴承由于有着更低的生产工艺以及制造成本,让其仍然成为目前市场上大多数散热风扇所使用的轴承类型。虽说在寿命上只有4万小时,但是如果按每天开机10小时计算,其使用寿命也长达10年之久,何其低廉的价格相比,对于大多数人来说,还是非常超值的了。不过由于目前国内风扇品牌的繁杂,存在一些以次充好的现象,所以在选择时我们应该尽量选择那些口碑比较好的品牌。

  而对于那些对噪音以及性能要求较高的玩家来说,目前的磁浮轴承则是一个非常不错的选择,和普通液压轴承相比,一些磁浮轴承风扇还可以让玩家非常方便的拆下扇叶,以方便日常的清洗和维护。总的来说我们在选择散热风扇时,还是要秉着“适合自己”的原则,根据自己的预算和需要去选择一款适合自己需求的风扇。