什么決定了風(fēng)扇的壽命?
對(duì)DIY有濃厚興趣的朋友,除了要對(duì)硬件有個(gè)大致的了解,對(duì)于硬件周邊設(shè)備也要熟知一二——在文章開始之前讓我們先對(duì)散熱風(fēng)扇的各個(gè)參數(shù)有個(gè)大致的認(rèn)識(shí)。下面筆者就為大家介紹下風(fēng)扇的常規(guī)參數(shù)。
風(fēng)扇尺寸:主要標(biāo)示了風(fēng)扇的大小,一般以mm為單位。風(fēng)扇的尺寸有兩種度量規(guī)格:一種是使用體積,如80*80*20mm,這種表示方法為長(zhǎng)*寬*高。另一種是根據(jù)風(fēng)扇尺寸的直徑,一般來說與風(fēng)扇的體積參數(shù)中的長(zhǎng)和寬相等,我們通常所說的8CM風(fēng)扇、12CM風(fēng)扇就是這種命名。
額定電壓:是風(fēng)扇在穩(wěn)定運(yùn)行下的電壓指數(shù),市場(chǎng)上常見的直流風(fēng)扇電壓普遍為12V。
風(fēng)扇轉(zhuǎn)速:?jiǎn)挝粸閞pm(轉(zhuǎn)每分),這是風(fēng)扇一個(gè)比較重要的參數(shù),大轉(zhuǎn)速表明可以帶來大風(fēng)量。
風(fēng)量:衡量一個(gè)風(fēng)扇能力的一個(gè)最直觀的重要指標(biāo),單位為CFM標(biāo)示的是立方英尺每分。
噪音值:是大家關(guān)心的又一個(gè)重要指數(shù),雖然與散熱無關(guān),可也左右著用戶的選購,單位是dBA(分貝)。
接頭:是一個(gè)風(fēng)扇上比較重要的細(xì)節(jié)部件(兩針、三針、四針)容易被大家所忽略。
2pin:直流電的正負(fù)極,一般紅線為正,黑線為負(fù),只可以通過調(diào)速面板來控制風(fēng)扇速度;3pin:增加的一條線為轉(zhuǎn)速的控制線,一般為黃色,有了這根線的風(fēng)扇可以讓BIOS芯片讀出風(fēng)扇轉(zhuǎn)速,并且通過軟件進(jìn)行調(diào)速;4pin:在3pin的基礎(chǔ)上增加了測(cè)溫探頭,能夠讀出當(dāng)前散熱器的溫度,一般有這根線的風(fēng)扇都有智能溫控功能。
軸承是風(fēng)扇的靈魂部件,在下文中將有詳細(xì)介紹。
油封軸承(Sleeve Bearing)
油封軸承也叫自潤(rùn)軸承或含油軸承,采用的是傳統(tǒng)的軸承技術(shù),利用潤(rùn)滑油填充軸芯與軸套間的空隙,軸承中的轉(zhuǎn)桿在潤(rùn)滑劑的作用下,在軸床中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),由于毛細(xì)作用,與周圍只會(huì)有點(diǎn)接觸,同時(shí)軸套表面分布的很多微孔內(nèi)保存的潤(rùn)滑油,使得摩擦力減到了最小,保證了工作時(shí)的穩(wěn)定性。該軸承優(yōu)點(diǎn)是初期噪音很小、磨損低,但缺點(diǎn)是后期容易吸附灰塵,且由于油封的原因,潤(rùn)滑油隨軸承摩擦發(fā)熱而揮發(fā),導(dǎo)致摩擦與震動(dòng)增大,噪音劇增,壽命會(huì)大大縮短(平均使用壽命5,000-15,000小時(shí))。
油封軸承示意圖
這類軸承可以說是目前市場(chǎng)上比較老的軸承技術(shù)了,不過由于制造成本低廉,在技術(shù)上容易實(shí)現(xiàn),不少產(chǎn)品包括知名品牌都還在使用中,此外業(yè)類有一定說法:由于國(guó)內(nèi)部分生產(chǎn)的Sleeve風(fēng)扇因用料原因還很難做到1,5000小時(shí),一般也只有8,000小時(shí)左右。
某油封軸承風(fēng)扇拆解
雙滾珠軸承(Two Ball Bearing)
屬于比較高等的軸承,借“滾動(dòng)摩擦小于滑動(dòng)摩擦”這一原理產(chǎn)生的滾珠軸承技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)較小的摩擦和遠(yuǎn)高于油封軸承的使用壽命。這種風(fēng)扇采用了兩個(gè)球軸承,軸承中有數(shù)顆微小鋼珠盤繞軸心,當(dāng)扇頁或軸心轉(zhuǎn)一下時(shí),鋼珠即跟著轉(zhuǎn)一下,因?yàn)槎际乔蝮w,所以摩擦力較小。
雙滾珠軸承示意圖
其和含油軸承比較起來,滾珠軸承改變了軸承的摩擦方式,這一方式更為有效的降低了軸承面之間的摩擦現(xiàn)象,雙滾珠軸承封閉性較好,沒有與外界直接接觸,有效提升了風(fēng)扇軸承的使用壽命(大約在40,000~55,000小時(shí))。所帶來的缺點(diǎn)就是工藝更為復(fù)雜,導(dǎo)致成本提升,同時(shí)也帶來更高的工作噪音,當(dāng)然,通過采用優(yōu)質(zhì)的材料和先進(jìn)的制造工藝,雙滾珠風(fēng)扇也完全可以在實(shí)現(xiàn)高性能的同時(shí)將噪音控制的很好,但這需要制造商擁有足夠的技術(shù)實(shí)力。雙滾珠軸承現(xiàn)在被業(yè)界廣泛看好,成為高品質(zhì)風(fēng)扇的首選,運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性無出其右,但價(jià)格也較高。
某雙滾珠軸承風(fēng)扇拆解
單滾珠軸承(One Ball +One Sleeve)
這種風(fēng)扇是對(duì)于傳統(tǒng)油封軸承的改進(jìn),采用了滑動(dòng)摩擦和滾動(dòng)摩擦兼配合,即吸收了油封軸承和雙滾珠軸承的優(yōu)點(diǎn),采用一道滾珠作為主支撐,而用另一道油封軸承分擔(dān)小部分受力,這樣不僅降低了成本,還減輕了震動(dòng),相比單純的含油軸承,其壽命理論提升到了40,000小時(shí),缺點(diǎn)是運(yùn)行噪聲還是較大,但仍小于雙滾珠軸承。
單滾珠軸承示意圖
液壓軸承(Hydraulic Bearing)
液壓軸承其實(shí)是在油封軸承的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)的一種風(fēng)扇,由AVC首創(chuàng)。液壓軸承有更大的儲(chǔ)油空間,并有自己獨(dú)特的環(huán)回式供油回路,在工作的噪音和使用壽命上都有突破,壽命宣稱可達(dá)到40,000小時(shí),并且繼承了含油軸承的優(yōu)點(diǎn)——運(yùn)行噪音小。其設(shè)計(jì)上有以下特性:
1.增加磁懸浮擋板,令軸芯在旋轉(zhuǎn)過程中與軸套接觸的機(jī)會(huì)更少;
2.軸承底部固定端密封,形成較大儲(chǔ)油空間,可保存較多潤(rùn)滑油;
3.采用低熱損耗的潤(rùn)滑油脂,軸承在高溫狀態(tài)下仍可保證油脂的潤(rùn)滑特性;
4.液壓自動(dòng)循環(huán)油路系統(tǒng),通過特殊油路連接軸承與儲(chǔ)油槽,令潤(rùn)滑油形成循環(huán)回路;
5.軸芯采用金屬粉末冶金技術(shù),表面具有大量毛細(xì)孔,可吸附潤(rùn)滑油,保證軸承的高潤(rùn)滑度。
液壓軸承示意圖
因以上技術(shù)工藝,液壓軸承即使在高溫下,也可以達(dá)到雙滾珠軸承的低摩擦和高壽命要求,并保持了低的噪音!
磁懸浮軸承(Magnetic Bearing)
磁懸浮風(fēng)扇這種技術(shù)類似于磁懸浮列車那樣,磁懸浮風(fēng)扇的馬達(dá)有磁懸浮(Magnetic System,MS)設(shè)計(jì),就是利用這樣的原理,將轉(zhuǎn)子與定子之間保持不接觸,其磁感應(yīng)線與磁浮線成垂直,故軸芯與磁浮線是平行的,所以轉(zhuǎn)子的重量就固定在運(yùn)轉(zhuǎn)的軌道上,利用幾乎是無負(fù)載的軸芯往反磁浮線方向頂撐,形成整個(gè)轉(zhuǎn)子懸在空中,在固定運(yùn)轉(zhuǎn)軌道上。但磁懸浮究竟上只是一種輔助功效,并非是獨(dú)立的軸承情勢(shì),具體應(yīng)用還得配合其他的軸承情勢(shì),例如磁懸浮+球軸承、磁懸浮+含油軸承、磁懸浮+汽化軸承等等,Sunon的風(fēng)扇就采用了這種技術(shù)。
磁懸浮軸承示意圖
某磁懸浮軸承風(fēng)扇拆解
汽化軸承(VAPO Bearing)
這種散熱風(fēng)扇是由Sunon將磁懸浮技術(shù)改進(jìn)而來的,就是把油封軸承的軸套硬度加強(qiáng),并且采用特殊的材料,其內(nèi)層也是經(jīng)過特殊加工的,就克服了含油軸承不耐高溫的缺點(diǎn),所以在硬度方面比SLEEVE軸承的要好,而且可以經(jīng)受起更高的溫度和運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的摩擦,一般都可以運(yùn)行在70℃以上。再和磁懸浮技能配合,就大大延長(zhǎng)了使用壽命,這種也和AVC的液壓軸承很類似。
流體保護(hù)系統(tǒng)軸承(HYPRO Bearing)
其名稱來源于HY(Hydrodynamic wave) PRO(Oil protection system)特點(diǎn)有:
● 軸承系以比青銅(Bronze)更硬的新合金復(fù)合材料 (Alloy) 制成,磨損率低,壽命增長(zhǎng);
● 采用獨(dú)特之軸承結(jié)構(gòu)能儲(chǔ)存并且維持較多油量,形成一個(gè)循環(huán)油路的保護(hù)潤(rùn)滑系統(tǒng),噪音自然降低;
● 結(jié)構(gòu)上減少軸承與軸套之間的磨擦表面積,當(dāng)Hypro軸承風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),軸承溫度比其它軸承降低許多;
ADDA的風(fēng)扇使用了這種技術(shù),流體保護(hù)系統(tǒng)軸承與液壓軸承可謂殊途同歸,兩種設(shè)計(jì)各自采用一些獨(dú)到的改進(jìn)措施,但精髓同為循環(huán)油路系統(tǒng),各方面的體現(xiàn)也基本相當(dāng),通常產(chǎn)品宣稱壽命可達(dá)50,000小時(shí)以上。
某HYPRO軸承風(fēng)扇拆解
來福軸承(Rifle Bearing)
作為傳統(tǒng)含油軸承的改進(jìn),來福軸承采用耐磨材料制成高含油中空軸承,減小了軸承與軸芯之間摩擦力,來福軸承還帶有逆向螺旋槽及擋油槽的軸芯,在風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)含油將形成逆向回游,從而避免含油流失,因此提升了軸承壽命。來福軸承電扇通過采用以上結(jié)構(gòu)及零件,使得含油及保油能力大幅提升,并降低了噪音,代表廠商是CoolerMaster。
納米陶瓷軸
納米陶瓷軸承(NANO Ceramic Bearing,NCB)
納米陶瓷軸承是由富士康在其產(chǎn)品中首先引入的,傳統(tǒng)含油軸承風(fēng)扇在使用中磨損比較嚴(yán)重,納米軸承有效克服了這個(gè)問題,陶瓷軸承技能采用了特殊的高分子材料與特殊添加劑充實(shí)融合,軸承四周采用特殊的二氧化皓材料,使用沖模及燒結(jié)工藝制成,晶體顆粒由過去的60um下降到了0.3um,具備堅(jiān)固、平滑、耐磨等特性。納米陶瓷軸承具備很強(qiáng)的耐高溫能力,這大大延長(zhǎng)了其使用壽命,納米軸承的性質(zhì)與陶瓷近似,越磨越平滑。據(jù)測(cè)試,采用納米陶瓷軸承的風(fēng)扇平均使用壽命使用壽命較普通軸承提高到120,000~150,000小時(shí)以上!