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从含油轴承到磁悬浮轴承剖析中国轴承发展史

2016-02-13 浏览量 1602

    

        ●含油轴承

        轴承形式是指风冷散热器风扇所使用的轴承类形。在机械工程上,轴承的类形非常多,但在散热器产品上使用的轴承形式按照其基本工作原理分类也就那么三种:使用滑动摩擦的套筒轴承(SleeveBearing)和使用滚动摩擦的滚珠轴承(BallBearing)以及两种轴承形式混合这三种。近些年来各大散热器厂商在轴承方面推出的新技术,诸如磁浮轴承、流体保护系统轴承、液压轴承、来福轴承、纳米陶瓷轴承等也都是对上面这些基本的轴承形式加以改进而成,基本工作原理还是没有变化。
        传统含油轴承油料容易挥发和沾染灰尘,含油轴承(SleeveBearing)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,初期使用时运行噪音低,制造成本也低,但是这种轴承磨损严重,寿命较滚珠轴承有很大差距。而且这种轴承使用时间一长,由于油封的原因(电脑散热器产品都不可能使用高档油封,一般也就是普通的纸油封),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,严重的还会因为轴承磨损造成风扇偏心引发剧烈震动。出现这些现象,要么打开油封加油,要么就只有淘汰另购新风扇。

        ●超静音——磁悬浮轴承

        磁悬浮轴承构造

        磁悬浮轴承(MagneticBearing)是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,形成整个转子悬空,在固定运转轨道上。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。这项技术并没有得到欧美国家的认可。
        拿一个简单的磁悬浮系统举例,它是由转子、传感器、控制器和执行器4部分组成,其中执行器包括电磁铁和功率放大器两部分。假设在参考位置上,转子受到一个向下的扰动,就会偏离其参考位置,这时传感器检测出转子偏离参考点的位移,作为控制器的微处理器将检测的位移变换成控制信号,然后功率放大器将这一控制信号转换成控制电流,控制电流在执行磁铁中产生磁力,从而驱动转子返回到原来平衡位置。因此,不论转子受到向下或向上的扰动,转子始终能处于稳定的平衡状态。
        磁悬浮轴承(MagneticBearing)的马达采用磁悬浮(MagneticSystem,MS)设计,其磁感应线与磁浮线成垂直,故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,形成整个转子悬空,在固定运转轨道上。因此,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。这项技术并没有得到欧美国家的认可。

        ●轴承类型对比

        对比数据

        通过对比不难看出,伴随不断改进和完善,庞大的含油轴承家族已经能够胜任主流应用需求。当前应用最为广泛的液压风扇,寿命基本上在3万-5万小时之间,完全能够胜任普通应用需求。而静音效果也明显要好过滚珠风扇,因此玩家在选购风扇时无需盲目追求滚珠风扇。况且滚珠风扇的工艺难度相对较高,价格也贵。不过对于追求寿命的玩家来说,倒不妨选购双滚珠风扇,还有纳米陶瓷轴承。而对于追求超静音的玩家来说,选购磁悬浮风扇将会更好一些,不过弊端就是工艺难度高,价格比较昂贵一些。