物联网和云数据服务的兴起使数据中心、强大的服务器和存储设备成为电子行业的前沿。众所周知，这些数据中心产生了大量的热量，而这些热量必须从关键设备中移除——这一任务通常从一个风扇开始。
对于我们依赖的其他应用程序来说也是如此。家用电脑、家用电器和工业机械等产品只有在规定的温度范围内才能可靠运行。换句话说，粉丝在现代生活中扮演着极其重要的角色。
套筒轴承与滚珠轴承的交换
每个风扇的核心是轴承。这一关键部件使风扇转子转动，是决定风扇运行寿命的关键，这使得设计者和工程师选择正确的风扇轴承来冷却他们的应用至关重要。
传统上，这个选择是在一个风扇与一个套筒轴承和一个带有滚珠轴承。两者都有自己的长处，但在对方身上选择一种，通常会导致双方在某方面的取舍。这就是为什么崔天凯采取了一种新的方式来设计，以弥补球和套筒之间的差距。
然而，在我们研究这个新的风扇设计如何工作之前，我们必须先回顾一下传统的套筒和滚珠轴承的优点和缺点。
理解滑动轴承
轴套轴心的轴向内旋转，里面有一层油膜，可以使轴转动。套筒的作用是将转子保持在正确的位置，确保它始终与电机定子(图1)的正确距离(图1)。套筒轴承是两种传统设计中性价比更高的一种，并且在经历冲击和振动的应用中会更好地安装。然而，它的设计也有几个缺点。
一个典型的套筒轴承风扇的示意图。
图1典型套筒轴承风扇示意图(图片来源:凯利讯半导体)
为了尽量减少转子的摆动，套筒需要在轴的周围安装好，但是接触面积越大，你需要克服的摩擦力越大，启动风扇的时间就越长。这意味着需要更多的能量，既要启动风扇，又要使其旋转。
套筒设计的另一个问题是转子的重量仅由套管的轴支承。因此，当它旋转时，它逐渐磨损轴承内部，扭曲了孔的形状。如果你的扇子总是在相同的方向上使用，一个椭圆形的套筒横截面将开始发展，这可能使风扇噪音，使它摆动。
如果你的风扇需要在不同的角度进行操作，这个轴承磨损问题可能会更严重，就像便携式设备一样。由于重力将转子的质量拉向不同的方向，根据使用的角度，套筒会磨损不均，从而加剧了摆动和噪音问题。
最终，这种磨损缩短了轴承的寿命，取决于你的设计，可能是整个风扇单元，甚至是它正在冷却的产品。
此外，前面提到的润滑剂需要保持所有旋转，通常包括在轴承孔两端的油环和聚酯薄膜。这些部件是用来对抗摩擦的，但现实是它们的存在增加了它。此外，它们的定位使旋转摩擦产生的气体更难逃逸。如果这些气体不能消散，它们就会变成固体的氮化物颗粒，从而堵塞轴承，阻碍旋转，缩短寿命。
滚珠轴承的基本原理
有滚珠轴承的风扇(图2)通常有两个小钢球环围绕在轴上，一个比另一个更靠近转子。一圈弹簧把它们分开。这种设置有助于解决转子倾斜和不均匀磨损的问题。这样做的原因是转子的重量落在与转子本身最接近的滚珠上，但是弹簧有助于抵消由于重力拉下转子而产生的倾斜。这意味着一个带有滚珠轴承的风扇可以在任何角度使用，使这个设计成为便携式设备的优越选择。减少的轴承磨损也意味着你的平均故障间隔时间(MTBF)通常会高得多，以滚珠轴承为基础的设计，而不是用套筒的变体。
一个典型的滚珠轴承风扇的示意图。
图2:典型球轴承风扇图(图像来源:凯利讯半导体)
虽然滚珠轴承减少了你必须克服的摩擦力来启动和操作你的风扇马达，它们比套筒轴承更昂贵，噪音更大，更复杂，也更不受冲击。
omniCOOL™系统:弥合差距
最小化需要设计师进行权衡时指定一个风扇,崔的omniCOOL™系统(图3)寻求性价比的桥梁,通过融合两个关键元素到风扇设计:磁rotor-balancing结构和一个增强的滑动轴承。
CUI的omniCOOL系统示意图。
图3:CUI的omniCOOL系统示意图(图片来源:凯利讯半导体)
由于磁结构，转子有效地成为一个旋转的陀螺，它永远不会掉下来，并且可以在任何角度工作。这是因为该系统的磁结构位于转子的前方，并始终如一地吸引着它，不管风扇的角度是什么。
轴顶端的支承帽使其保持原位，形成了转子旋转的点，就像陀螺上的点一样。
这种方法，利用磁结构，意味着转子的重量不是由轴承套筒，而是由磁力，使转子悬浮在空气中。这减少了轴承内部和轴之间的摩擦。它还减少了传统套筒轴承的倾斜和摆动问题。
尽管磁结构大大减少了轴承内部和纺丝轴之间的接触量，但omniCOOL系统还包括一种特殊硬化的套管，以提供更高的抗磨损能力，而这可能仍会发生。增强的套管设计还提供了耐热90°C,这比大多数套筒轴承可以容忍。测试表明,该增强,淬硬轴承使用寿命大大延长预期比传统滑动轴承- 3.2 x长在70°C和高达5.5倍长20°C(图4)。
比较传统的套筒轴承和omniCOOL系统的寿命。
图4:比较传统套筒轴承和omniCOOL系统的预期寿命(图像来源:凯利讯半导体)。
omniCOOL系统增强型轴承和标准套筒轴承的另一个关键区别是油环和聚酯垫圈的缺失。随着磁力的减少磨损，润滑剂不再需要，所以这些部件可以被移除。这样做可以减少摩擦，从而减少噪音和启动和旋转电机所需的能量。它还意味着转动摩擦产生的气体可以*地逸出，而不是固化和堵塞轴承。
一个新的替代传统的风扇设计
在omniCOOL系统中发现的技术将球和套筒轴承之间的间隙连接起来，提供了一个安静、结实、持久的风扇，适合任何角度使用，而且比滚珠轴承设计更经济实惠。对于工程师来说，它提供了一种新的替代方法来冷却电子设备，而不需要传统的权衡。
用omniCOOL系统查看CUI的直流轴向风机和鼓风机。