PC用的散熱風扇所使用的軸承類型大致可分為三類:

油封軸承(Sleeve Bearing)

滾珠軸承(Ball Bearing)

磁浮軸承(VAPO Bearing)

 

油封軸承(Sleeve Bearing)

油封軸承一般也稱為含油軸承,通常是用粉金燒結製造,

毛細孔內用高壓吸附潤滑油在內,可以在使用時釋放出來,

達到潤滑的功能,減低軸承的摩擦。

軸承照片(取自網路)

左邊是油封軸承右邊是滾珠軸承

專業軸承廠商能提供各種尺寸規格的油封軸承

此軸承結構簡單成本低廉,基本上低價市場的風扇幾乎都是這種軸承,

缺點在於使用久了之後,內含的潤滑油脂會流失失效,壽命較短,

壽命最高約3萬小時,不過一般低階產品遠不能達到此時數,

很多廠商只敢標示5000-8000小時的使用壽命。

 

滾珠軸承(Ball Bearing)

滾珠軸承屬於滾動摩擦,如上面圖示中,軸承內封多個滾珠與潤滑油,

這種設計使摩擦係數小,轉速比較高,因而可以帶來更好的散熱效果。

此外損耗小、壽命更長,常常會有使用壽命達到15萬小時之多的產品。

當然價格也較高,而且噪音上也不如液壓軸承。

底下是滾珠軸承結構示意圖:

在其他大型馬達等應用上,滾珠軸承不只有一排滾珠,

視情況多重滾珠軸承也有,但在PC散熱風扇上單排滾珠就夠用了。

滾珠軸承的缺點是噪音較大,這是結構所帶來的聲音,只能抑制無法消除。

 

磁浮軸承(VAPO Bearing)

磁浮軸承是台灣廠商SUNON建準的專利,利用磁力相斥的原理避免軸承的磨耗。

相對來說有油封軸承的低噪音,也有滾珠軸承的長壽命,

也因為結構簡單,價格具有競爭優勢,

只是礙於專利因素,目前只有台灣建準生產。

建準官網

DC風扇型錄

磁浮軸承原理示意圖:

 

 

結論:

以價格來說,含油軸承 < 磁浮軸承 < 滾珠軸承

以壽命來說,含油軸承 < 磁浮軸承 < 滾珠軸承

請依照自己的需求與預算來選擇風扇軸承種類。

 

個人經驗談:

因我自己的電腦與伺服器往往是一天24小時開機使用,便宜的油封軸承風扇,

價格約100元左右,甚至有低到5-60元台幣一個的,有些使用不到一年就掛了,

運氣好一點的可以用個兩三年,所以我一般只用在機殼前後的進排氣系統扇,

如果有異音就拔下來上點油再看看情況,沒有改善就換掉,還能用就繼續用。

滾珠軸承風扇會買轉速低的用在CPU散熱器上,往往可以用個五年以上,

不容易壞。

磁浮風扇自己用過的經驗不多,但以前工作上用過4cm萬轉的風扇作為系統散熱用,

效果不錯。

 

2017.10.27補充

以上是PC散熱風扇常見的三種典型軸承類型,而在這基礎上也有個別廠商發展出

不同種類的變形以增進效能或是降低成本。

以最基本也最便宜的油封軸承來說,為了改善漏油及使用壽命上的缺點,

AVC發展出了改進型式的

液壓軸承(Hydraulic Bearing)

原文網址:https://read01.com/7J8eGz.html
液壓軸承(Hydraulic Bearing)

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液壓軸承(Hydraulic Bearing)

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液壓軸承(Hydraulic Bearing)

原文網址:https://read01.com/7J8eGz.html

液壓軸承(Hydraulic Bearing)

最初由AVC首創,也是AVC的專利軸承,是在含油軸承的基礎上改進而來的。

液壓軸承採用了獨特的環式供油迴路,在很大程度上減少了漏油的問題,

壽命比普通含油軸承大大延長了,達到了40000小時並且繼承了含油軸承的優點。

底下是一般油封軸承結構圖:

而這是液壓軸承結構圖:

雖然液壓軸承改善了壽命問題,但漏油的缺點依舊存在。

 

來福軸承(Rifle Bearing)

這也是一種專利軸承,由油封軸承改進而來,是酷媽(Cooler Master)這家廠商的專利。

來福軸承技術採用帶有反向螺旋槽及擋油槽的軸芯,在風扇運轉時含油將形成反向回遊,

從而避免含油流失,做為含油軸承的改經型,來福軸承有效提升了軸承的使用壽命。

而從成本上和含油軸承比起來也沒有多大的提升,壽命可達40000小時,

可以說是低端產品中間一個比較不錯的經濟型解決方式。

結構圖:

 

流體動態軸承(Hypro Bearing)

流體動態軸承可以看成是來福軸承的改良版,利用人字形的溝槽設計可以有效的提升流體壓力。

不同於來福軸承的循環回路供油系統,流體動態軸承將潤滑油脂始終固定在了軸心內部。

這是風扇大廠ADDA的專利技術,壽命可達50000小時。

結構圖:

 

納米陶瓷軸承(NANO Ceramic Bearing,NCB)

在本質上仍然是一種含油軸承,是由富士康在其產品中首先引入的。

傳統含油軸承風扇在使用過程中磨損比較嚴重,長時間使用時的可靠性較低。

納米軸承有效的克 服了這個問題,陶瓷軸承技術採用了特殊的高分子材料與特殊添加劑充分融合。

軸承核心全面採用納米級的氧化鋯粉,使用沖模及燒結工藝製成,

晶體顆粒由過去的60um下降到0.3um,具有堅固、光滑、耐磨等特性。

同時,納米陶瓷軸承(NCB)具有很強的耐高溫能力,不易揮發,

這大大延長了風扇的使用壽命,納米軸承的性質與陶瓷類似,

越磨越光滑。據測試,採用納米陶瓷軸承(NCB)的風扇平均使用壽命都在15萬小時以上。

不過0.3um實際上等於300nm,名稱上有點誇大其詞了。

納米氧化鋯在顯微鏡下的顆粒:

軸承成品照片:

以上介紹的都是油封軸承的改良版。

底下則是滾珠軸承的另一種版本:雙滾珠軸承。

 

雙滾珠軸承(Dual Ball Bearing或Two Ball Bearing)

底下是單滾珠軸承的結構圖:

單滾珠軸承在上面已經介紹過了,而雙滾珠軸承則是將滾珠改成兩排,

結構圖:

優點是經由兩組滾珠分散了壓力,使用壽命可以更長,

壽命約50000小時到100000小時。

但缺點是噪音為各項軸承中最大聲的,

因為雙排滾珠會增加了摩擦所產生的噪音,

同樣的成本也是上述各種軸承中最高的。

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