小轴承大学问！谈谈散热风扇的轴承设计

leon2016 2016-12-14

　　有电脑，就有散热。无散热，性能从何谈起？目前主流的散热方式有水冷以及风冷。但是由于成本、上手等因素，风冷散热的统治地位是不言而喻的。不过，每当你在干燥的冬天碰到那烦人的散热器噪声时，你应该恶补下，为什么老电脑散热器的噪音为何越来越明显？为何干燥冬天的散热器会让你头疼？这一次，DIY带你走进科学，走进轴承的世界。

小轴承大学问！谈谈散热风扇的轴承设计

关于轴承，你首先要知道的……

　　首先，我们要知道，决定风扇噪音高低的因素有很多，包括转速、扇叶尺寸、风扇动平衡、还有使用者的噪音环境等。不过，羊毛出在羊身上，最重要的因素，还是风扇自身的轴承。

　　从我们日用家居衍生出来的风扇，发展了那么多年，产生了不同类型的轴承。什么液压轴承、滚珠轴承、磁悬浮轴承……多种多样，那么这些轴承对于风扇的静音和寿命都有哪些影响呢？又都有着什么区别呢？

　　首先，我们来看看市面的轴承列表。

轴承类型	技术含量	销售价格	噪音高低	理论寿命
含油轴承	低	低	低	5000-8000小时
液压轴承	低	低	低	40000小时
单滚珠轴承	低	中低	中	40000小时
双滚珠轴承	中	高	高	50000-100000小时
来福轴承	中高	中	低	40000小时
流体动态轴承	高	中	低	50000小时
纳米陶瓷轴承	高	中高	低	80000-100000小时
磁悬浮轴承	高	高	基本忽略	50000小时
气压球形轴承	高	高	基本忽略	100000小时

　　如果大家觉得轴承的名字很陌生的话，那下面各个轴承的介绍就很有必要了。

含油轴承

含油轴承原理

介绍：

　　含油轴承(Sleeve Bearing)是目前使用最普遍的一种散热风扇轴承。它使用润滑油作为润滑剂和减阻剂，适合低转速的风扇和小尺寸（9cm以下）的风扇使用，通常含油轴承风扇产品寿命为5000-8000小时。

优点：

1、价格非常低廉。

缺点：

1、轴承很容易磨损，寿命较短。

2、轴承套筒里的润滑油容易泄漏出来，噪音随之增大，并且会污染主板和其他配件。

酷冷至尊 ICT-D925R

小编点评：

　　尽量不要选择这种轴承，如果你使用的是这种含油轴承的散热风扇，在使用一段时间后记得添加润滑油，以免出现散热效率降低、高噪音的问题。或者，干脆扔掉算。

液压轴承

技术原理

介绍：

　　液压轴承(Hydraulic Bearing)最初由AVC首创，是在含油轴承的基础上改进而来的。液压轴承采用了独特的环式供油回路，在很大程度上减少了漏油的问题，寿命比普通含油轴承大大延长了，达到了40000小时并且继承了含油轴承的优点。是目前主流的轴承技术，轴承类型的风扇在目前散热器市场上有着较高的比重。

优点：

1、比含油轴承寿命更长、低噪音、价格低廉

缺点：

1、漏油问题依然存在

液压轴承散热器

小编点评：

　　液压轴承是主流的散热解决方案，广泛存在在机箱散热风扇、CPU散热器、部分显卡散热中。

双滚珠轴承

双滚珠轴承原理

介绍：

　　双滚珠轴承(Dual Ball Bearing或Two Ball Bearing)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。使用寿命达到了50000小时到100000小时。

优点：

1、封闭性较好

2、超长使用寿命

缺点：

1、成本高

2、噪音高（因为滚珠轴承摩擦点增加了2倍）

采用双滚珠轴承的散热器

编辑点评：

　　双滚珠轴承属于比较高档的轴承，5000转级别的大口径风扇几乎都使用双滚珠轴承。所以我们可以看到，高端显卡一般都会重点宣传采用了双滚珠轴承。事实上，显卡散热器一般都采用这类轴承，所以可以作为消费者选择的性能参考。

单滚珠轴承

原理

介绍：

　　单滚珠轴承(ONE Ball Bearing或Ball+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，用一个滚珠轴承＋一个含油轴承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，使用寿命达到了40000小时。

优点：

1、克服了油封轴承寿命短，运行不稳定的毛病，

2、成本低。

缺点：

1、噪音比油封轴承高，但比双滚珠轴承低

采用单滚珠轴承的散热器，目前市面这种散热器很少

编辑点评：

　　单滚珠轴承算是一种折衷的轴承，中庸之道，体现在不上不下的优缺点，所以适合普通用户选择，及省心又省钱。

来福轴承

来福轴承原理

介绍：

　　来福轴承(Rifle Bearing)技术的代表厂商是CoolerMaster，CM已经将旗下的大部分传统油封轴承风扇升级到来福轴承。

　　作为传统油封轴承的改进，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达到了。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。

优点：

1、寿命高，达到了40000小时

2、噪音低

3、几乎不漏油

缺点：

1、价格稍贵

采用来福轴承的散热器

　　编辑点评：来福轴承是一种专利轴承，存在在酷冷至尊的散热器中。从酷冷的口碑来看，这种轴承的确是该品牌的皇牌技术。对散热有一定要求的消费者不妨选择这类产品，图个安心。

流体动态轴承

流体动态轴承

介绍：

　　流体动态轴承英文名为Hypro Bearing，其名来源于HY(Hydrodynamic wave，流体力学波)PRO(Oil protection system，油护系统)，系知名散热器及风扇设计制造厂家ADDA的专利产品。

　　同是在传统含油轴承基础之上进行多项改进而成，也可以看成是来福轴承的改良版。两种设计各自采用了一些独到的改进措施，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。但精髓同为循环油路系统，各方面的表现也基本相当，通常产品寿命可达50000小时以上。

优点：

1、进一步提升风扇寿命

2、降噪效果不错

3、寿命长

缺点：

1、价格稍贵

采用流体动态轴承的散热器

编辑点评：

　　流体动态轴承主要用在对静音要求很高的平台上，尤其是HTPC、迷你机箱等。作为新技术，它的综合性能十分不俗，而且成本控制不错，是一项前景很好的轴承技术。

纳米陶瓷轴承

纳米陶瓷轴承

介绍：

　　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。

　　传统油封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纳米级高分子材料与特殊添加剂充分融合，轴承核心全面采用纳米级的氧化锆粉，使用冲模及烧结工艺制成，晶体颗粒由过去的60um下降到0.3um，具有坚固、光滑、耐磨等特性。

　　同时，纳米陶瓷轴承(NCB)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(NCB)的风扇平均使用寿命都在15万小时以上。

优点：

1、具备超强稳定性、耐温性、耐磨性，使用寿命超高，达到150000小时

2、噪声比双滚珠轴承低

缺点：

1、虽是“纳米”，实际并非纳米材料（0.3微米=300纳米）

2、目前成品不多

编辑点评：

　　纳米陶瓷轴承是一种具有很大潜力的轴承。高科技堆料的它，自然有着过人的规格。超长的使用寿命，适合长时间开机的平台，如服务器工作站等。

磁悬浮轴承

介绍：

　　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。

优点：

1、磁悬浮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，

缺点：

1、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。

2、价格不菲

磁悬浮轴承的散热器