01 散热风扇与轴承
风冷以及主动散热依旧是目前散热的主流设计,而风扇,则是帮助实现这一散热形式最主要的零部件。风扇是制造散热风力的关键,扇叶数量、扇叶尺寸、扇叶转速等因素都会影响风扇的排风量。通过风扇扇叶的转动,机械能被转换为空气的势能和动能,从而形成强制对流传递热量。
电机和轴承则是风扇转动背后的功臣,轴承是风扇得以转动的关键零件,其设计和种类选择将会在不同程度上影响风扇的使用寿命、噪音和整体品质。
笔记本电脑使用者应该都经历过散热风扇突然急速运转、噪音较大的情况。这是因为笔记本电脑运行时热量过高,机体需要提高散热性能,风扇加速运转,噪音就来自于风扇扇叶高速运转下与空气接触以及风扇内轴承摩擦所发出的声音。
轴承是机械设备中的重要零部件,帮助设备在转动时降低摩擦系数。针对散热风扇,如果其内部使用的轴承较为粗糙,精细度低,轴承与轴芯磨擦时的噪音将会持续且加剧,用户使用体验差,长期的异响以及振动将会缩短风扇寿命。
目前市面上常见的轴承大致有含油轴承、液压轴承、来福轴承、双滚珠轴承、单滚珠轴承等。
02 含油轴承
含油轴承(Porous Bearing)是较为基础的风扇轴承类型,其内部使用润滑油作为润滑剂和减阻剂,初始使用时噪音小,成本低。但随着使用时间增加,润滑油挥发,加上运转时灰尘以及磨损等问题,会引起风扇转速变慢,噪音增大,甚至会因为轴承磨损造成风扇偏心引发剧烈震动,同时伴随着润滑油泄露风险。
含油轴承成本较低,常规寿命为5000小时左右,主要应用于低端产品,不适用于高转速、大尺寸的风扇。
03 液压轴承
液压轴承(Hydraulic Bearing)在含油轴承的基础上改进,虽然同样使用润滑油,但是液压轴承拥有独特的环回式供油回路,比含油轴承拥有更大的储油空间,底部完全密封,使得润滑油不易挥发的同时可以防止灰尘进入。透压式油路设计,连接了储油槽和轴承,油脂在运转过程中不断溢出以润滑轴承,使得轴承一直保持在良好的工作状态。
通过对结构设计的一系列改进,液压轴承的寿命得到延长,可以工作40000小时,且因为轴承随时处于润滑状态,磨损减少,运行噪音小。
04 滚珠轴承
不同于传统的轴承摩擦方式,滚珠轴承(Ball Bearing)通过金属珠滚动磨擦以减少轴承面之间的摩擦,有效提高风扇轴承的使用寿命,散热器的使用寿命也得以延长,同时也因为工艺要求原因,滚珠轴承的价格较为昂贵。
目前滚珠轴承的类型包括单滚珠轴承和双滚珠轴承。
单滚珠轴承(One Ball Bearing)是基于成本因素考量的产物,它通过一个滚珠轴承搭配含油轴一起使用,转子与定子之间用滚珠配合润滑油进行润滑,克服了含油轴承寿命短的问题。运行时噪音较大,但小于双滚珠轴承。单滚珠轴承被长期使用后可以通过添加润滑脂来降低噪音大小。
双滚珠轴承(Dual Ball Bearing)属于较为高端的轴承类型,采用滚动摩擦的形式,轴内有2个滚珠轴承,轴承中有数颗微小钢珠围绕轴心,滚珠轴心会随轴心转动而转动。因为双滚珠轴承内没有润滑油,也就不存在油脂泄露污染的问题。整个轴承被嵌入在风扇内,不与外界接触,使用稳定,适合高速风扇。
双滚珠轴承的寿命可达到10万小时,噪音不小但稳定,不会出现长期使用后噪音越来越大的情况,受外界环境影响小,适合高速且需要连续长时间工作的风扇。
05 来福轴承
来福轴承(Rifle Bearing)也是对传统含油轴承的一种改进。来福轴承使用耐磨材料制成高含油中空轴承,减小轴承与轴芯之间摩擦力,提升了轴承寿命,并降低噪音。目前主要被应用于CoolerMaster的散热风扇。
由于篇幅原因,其他轴承类型就不一一介绍,含油轴承、滚珠轴承以及其改进型应用较多。作为散热风扇性能、寿命的重要影响因素,在选购散热风扇时,我们应该对轴承的种类引起重视,而不是一味关注风量、风压、转速等问题。
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