作者：Digi-Key工程师 Rick Wiens
这是风扇选型及应用指南的附属网页，阐述了用于描述Digi-Key交流和直流风扇的轴承类型属性的不同值。文中讨论了风扇寿命的影响，并展示了所述不同轴承类型的机组样例拆解照片。
大多数空气增流器包含旋转和非旋转物料组合，用于连接两者的轴承通常便是给定器件耐久性的限制因素，也是器件在运行中发出多少噪声的主要影响因素。因此，他们对风扇的选型和运行存在一定影响。
图 1. 所列出的Digi-Key轴承风扇类型
滚珠轴承
滚珠轴承通过几何方式在旋转和非旋转物料之间形成低摩擦界面，将硬化的金属或陶瓷球置于两个名为滚道的光滑表面之间，从而发生滚动接触。由于物料的几何形状和制造公差，滚珠和滚道之间的接触面积相当小，轴承负荷所产生的压力很大——这种情况与赤脚走过布满弹珠的水泥地并无两样。因此，滚珠轴承的承载能力相对有限，比其他类型的轴承更容易受到冲击或损坏。虽然在实践中必须润滑，但这并非滚珠轴承功能的基本组成部分，因此与套筒轴承及其衍生品相比，滚珠轴承更不容易受到润滑剂损失或退化的影响。
滚珠轴承的磨损形式多样，如接触面点蚀或几何形状出现细微变化（如滚动元件变得不圆或凹陷）。冲击负荷、腐蚀、异物污染或安装不正确都是造成这种情况的潜在原因。随着此类缺陷数量的增加以及严重程度的提高，组件的机械配合松动，各种物料愈发四处作响，导致磨损速度加快，噪声水平提高。故障的滚珠轴承往往会预先发出异常的声音，这从维护角度来看是有利的。
相对于一般的套筒轴承，滚珠轴承往往成本更高，最初的噪声更大，并且随着磨损越发严重，耐用度更高（特别是在较高的工作温度下），通常对安装方向不敏感。
图 2. （左）准备拆卸的滚珠轴承风扇。拆卸标签（右）后，显示为精细机械加工的黄铜安装以及两个滚珠轴承中的其中一个。
图 3. 近看支柱侧滚珠轴承，显示安装在风扇轴凹槽中的固定夹将组件固定在一起。
图 4. 拆卸后的风扇，重点标出轴承系统的各个部分。达到这一阶段无需破坏性拆卸；磨损的轴承可以更换。
套筒轴承
小型风扇中的套筒轴承比滚珠轴承简单得多，基本只是在管子中放了一根轴。虽然在这种装置中，两个表面直接相互磨擦，可能看似摩擦力较强，但如果能够恰当组装，轮轴实际是由两个表面之间的润滑油膜支撑；在某种意义上，轮轴是在管内“滑水”。重要的是，为了使系统正常运行，必须使用润滑剂；就像在干涸的湖床上滑水效果不好一样，没有润滑的套筒轴承也是如此。
在小型风扇中，轴承套筒通常由铜基合金制成，采用粉末冶金工艺来生产多孔的固体材料，从而能够以海绵一样的方式吸收润滑剂。材料、工艺和润滑剂选择的不同可能会导致套筒轴承性能的差异，并且难以通过简单的视觉检查进行辨别。
图 6. 基础套筒轴承的端视图。（夸大了相对尺寸和间隙）
图 7. 拆卸前（由于显而易见的原因）已废弃的套筒轴承风扇。（警告**- 声音较大 … ）
套筒轴承引脚的几何形状导致表面之间的接触面积更大，因此，滑动轴承的耐冲击性往往比滚珠轴承更强。相对于滚珠轴承而言，套筒轴承的运动物料数量较少，并且由流体润滑膜支撑，这也导致在正常工作的情况下，套筒轴承比滚珠轴承更加安静。然而，使用润滑剂的必要性也是一种弱点；如果润滑剂泄漏、分解或从需要润滑的物料处流走，套筒轴承便无法持续工作。较高的工作温度会加速润滑剂的分解，导致套筒轴承的使用寿命比滚珠轴承更短。此外，套筒轴承风扇最好仅在轴的水平位置运行，减少润滑剂的泄漏。从下列照片可以看出，对于许多套筒轴承结构样式而言，在轮毂朝下的情况下运行，可能会导致润滑剂迅速泄漏到轮毂中，造成迅速故障。
总而言之，与滚珠轴承相比，套筒轴承成本较低，噪音更小，寿命更短，更能承受机械冲击，安装位置更不灵活。
图 8. 撕掉贴纸的隔音风扇；这一侧没有轴承通道。
图 9. 通过熔化车轴连接点的塑料来拆卸转子组件。与以上的滚珠轴承风扇不同，此示例不适合进行非破坏性拆卸。
图 10. 取下套筒，现在可看到下方的白色塑料固定环。
图 11. 重新装上带有固定圈的轴，显示出连接情况。在压紧套筒、固定在顶部并添加润滑剂后，将转子和轴组件压紧，并用白色塑料固定环固定。请再次注意润滑剂残留物的碎屑、糊状特征以及粘附在轴、固定环等物料上的粘性残留物。由这些残留物引起的粘附效应可能是产生过多噪声的原因。根据润滑剂残留物的积累及其干化状态，该风扇可能是在轴的竖直位置使用的，可能是个人电脑的机箱风扇。
套筒轴承的其他名称
滚珠轴承是判断其他小型风扇轴承系统的标准。为了以套筒轴承的成本和噪声水平获得类似滚珠轴承的寿命，基础套筒轴承的概念已经过各种微调与强化，也取得了不同程度的成功。小型直流风扇目前也存在转售，将OEM处购买的产品以私人的名义出售。由于这类产品与同一来源购买的其他产品之间并无实际区别，因此，通常会通过创新写作的方式打造差异化形象。
最终结果是，配备滚珠轴承的风扇很可能被简单宣传为滚珠轴承风扇，几乎不加修饰，而套筒轴承风扇（基本包含其他所有产品）经常采用色彩浓厚的营销文案，使人很难区分特定产品是真正进行了一些优化改进，还是仅仅属于采购的行业标准产品。为了更客观地比较此类不同的套筒轴承系统，典型示例经拆解后，展示如下。
流波（HWB）
松下某部门的老式套筒轴承变体，目前的所有者为NMB，具有各种过时产品（特别是Panaflo品牌）的特点，所研究的示例包括其他产品缺少的几大特性。
由于该系统已经停产，因此很难找到，但当时的营销文案重点突出了止推板，该物料的特征是以旋转方式固定在风扇轴上，作用是为轴的轴向力创造液压轴承的效果，例如，轮毂和叶片组件在空气运动的相反方向上所承受的推力。
流波（HWB）轴承系统在鼎盛期得到普遍好评，但所研究的流波（HWB）轴承系统包含相对较多的小型高精度物料，可能导致制造及装配成本相对较高。
图 13. 在贴纸下方发现存在固体塑料模子，当风扇处于与轴垂直/支柱向下的位置时，可防止润滑剂泄漏。此示例还包含连接器式引脚附件。
图 14. 与其他大部分研究示例不同的是，此风扇通过压配到风扇轮毂的金属嵌件，实现了叶片与轴的连接，在风扇轮毂下方发现了由白色塑料制成的独特物料。
图 15. 拆除连接器后，发现电机结构是通过轴承座和支柱模子之间的塑料对塑料压配来连接的。
图 16. 电机结构支柱侧的近距离视图。
图 17. 正在拆除的绕组；最初迹象表明，它们可能有助于轴承固定，事实证明这是错误的。
图 18. 绕组拆卸完毕。
图 19. 上图：轴承系统物料按装配顺序排列。将黄色金属衬套压入图片右侧的塑料物料，实现轴承固定。
图 20. 独特塑料物料的近距离视图，经发现该物料与轴摩擦配合。注意螺旋状的凸起区域；考虑到风扇的旋转方向，其作用似乎是迫使润滑剂进入轴和套筒之间的空间。
图 21. 重新组装的轴承系统。小的红色金属环被压装在轴端，达到固定作用，扁平的轴端与止推板正面接触，止推板表面有一小型凹槽（在其他照片中可见）。
流体动力学
图 22.
轴承：流体
厂商： Qualtek
零件编号： FAD1-08025CHHW11-A
寿命额定值： 4 万小时 @ 40 ℃
工作温度范围： -10~+70 ℃
被称为“流体轴承”的这一套筒轴承示例与之后被描述具有“密封套筒”结构的示例非常相似。与其他示例的区别在于，这两例轴承使用了O形密封环和金属凸缘，（可能）通过热压工艺将其固定在轴的轮毂端部，形成相对其他一些系统而言较为稳固的密封层，防止润滑剂损失/泄漏。
图 23. 标签下方是完全密封的模子，防止润滑剂通过此路径泄漏。
图 24. 拆下的轮毂和叶片组件，露出了电机和磁铁结构。
图 25. 电机结构的近距离视图。轴承套筒的固定似乎是通过压配来实现的，在疑似金属嵌件的周边增加了某种定桩形式。
图 26. 强行拆卸轴后，映入眼帘的是金属嵌件下方的O形圈与轴上的相应凹槽，显然属于防止润滑油泄漏的密封层。
图 27. 拆下的电机电路板，剩余电机组件的支柱侧视图。
图 28. 剩余电机结构的轮毂侧面视图，顶部塑料已被切除。
图29. 与轴承套筒的塑料外壳分离的定子叠片。
图 30. 金属帽嵌件已拆下，可看到o形圈和轴承套筒的上表面。
图 31. 拆卸后重新组装的轴承组件。轴的固定是通过小型塑料圆盘与轴端附近的凹槽啮合来实现的，能够独立于轴随意旋转。
Omnicool
Omnicool轴承系统是CUI销售的套筒轴承变体，与Sunon的Vapo Bearing系统有着惊人的相似之处。两者的共同特点是电机定子组件中包含圆形的黑色金属板。此板和转子组件之间的吸引力被认为能够稳定转子，减少运行过程中轴和轴颈的偶然接触，降低磨损。
轮毂侧的轴端似乎无法非常稳固地实现密封，减少润滑油损失，这一结构也与Sunon研究过的标准套筒轴承示例非常相似。研究发现，三者之间为轮毂/转子组件提供轴向固定的夹子状物料较为相似/相同。
图 33. 位于贴纸下方，支柱侧模子为全封闭，防止润滑剂从这一端泄漏。
图 34. 拆卸前风扇轮毂一侧的视图。请注意，轮毂周边的叶片之间有多个圆形切口，可能是为了平衡轮毂和叶片组件。
图 35. 拆下轮毂和叶片，可以看到电机定子组件。请注意底部附近的黑色金属圈结构。
图 36. 与电机组件分离的支柱侧模子。似乎主要通过定子叠片和支柱侧模子之间的摩擦配合实现两者的紧固。
图 37. 拆下的轴。对轴的轮毂一侧进行密封以防止润滑油泄漏，这一点似乎是通过转子磁铁对圆形金属结构的吸引实现的，这一金属结构会将塑料的平坦区域相互固定在适当位置。
图 38. 切除后的轴和轴承组件，重新组装后位于电机结构旁边。与其说是白色小型圆盘，不如说是由黑色塑料制成的更大固定夹，用于轴的固定，但并未刚性固定，以免与轴一起旋转。
密封套筒
图 39.
轴承：密封套筒
厂商： Orion
零件编号： OD8025-24HSS
寿命额定值： 5 万小时（ L10 ，未指定温度）
工作温度范围： -10~+70 ℃
所研究的密封套筒在内部结构上与先前研究的流体轴承示例极其相似。虽然不能根据该示例将这种相似性归纳到所有以类似轴承作为营销卖点的器件上，但这确实说明营销的差异化不一定转化为实际产品易于识别的差异。
图 40.
图 41.
图 42.
图 43.
图 44.
图 45. 所研究的流体轴承（左）和密封套筒轴承（右）示例之间的电机电路板和轴承结构对比。
Sintec
图 46.
轴承： Sintec
厂商： ebm-papst
零件编号： 412F
寿命额定值： 4.5 万小时 @ 20 ℃ ， 1.75 万小时 @ 60 ℃ (L10)
工作温度范围： -20~+70 ℃
Sintec套筒轴承的名称是ebm-papst的标准套筒轴承版本。出于选择时的可用性原因，此处研究的示例是明显小于大多数其他研究对象的型号。因此，该轴承系统的一般结构与其他轴承系统不同，无法直接比较。
简而言之，Sintec轴承是出色的套筒轴承，与大多数其他轴承一样，具有多孔套筒结构，能够促进润滑剂流动。在比较具有类似规格的风扇时，使用Sintec轴承的风扇在额定寿命方面通常比其他套筒轴承变体要好得多。
图 47. 在标签下方，轴承结构并未完全密封。模子中反而有3个孔，一般用于将电机结构固定到位。
图 48. 风扇轮毂上有一组与支柱侧类似的孔。据推测，这些孔是为了方便定桩。
图 49. 从支柱模子上卸下的电机结构。外部套筒的三个压痕是在将电机结构固定到框架上的定桩过程中所产生的变形区域。轴的固定是通过小型聚合物夹子与轴上凹槽的配合来实现的。
图 50. 与轮毂/叶片组件分离后的电机结构反面。
图 51. 从电机结构中拆下的显示与轴配合的实际轴承套筒。
图 52. sintec轴承套筒。
套筒
据描述仅装有“套筒”轴承的这一风扇示例与所研究的汽化轴承和Omnicool轴承示例有一些相似之处。三者的轴向固定方式似乎相同，Omnicool和套筒示例之间的电机定子结构和轮毂端密封似乎相似。
图54. 标签下方完全密封的轴承外壳。
图 55. 已拆卸的轮毂和叶片，电机结构较为熟悉。
图 56. 电机结构底侧。
图57. 已拆卸的套筒轴承结构。
图 58. （从左至右）：套筒轴承、Omnicool轴承和Vapo Bearing电机结构（轮毂侧）。
图 59. （从左至右）： 套筒轴承、Omnicool轴承和Vapo Bearing电机结构（支柱侧）。
Superflo
图 60.
轴承： Superflo
厂商： Delta
零件编号： AUB0812VH-AIT
寿命额定值： 5 万小时 @ 40 ℃ ， 65% RH
工作温度范围： -10~+60 ℃
Superflo（Delta Electronics）套筒轴承风扇的这一示例与其他示例最显著的区别在于，在轴的轮毂端附近采用轴向固定机件，使用与轴中凹槽啮合的白色帽状物料，装配过程中略有变形。
图 61. 轴承完全封闭在支柱侧。
图 62. 拆卸前的轮毂侧视图。
图 63. 已卸下的轮毂和叶片。
图 64. 从支柱/框架模子上卸下的电机结构。通过与定子叠片的压配合以及与白帽物料的卡扣式接合实现固定。
图 65. 从电机轴上卸下的盖帽。
图 66. 安装在轴上的盖帽近距离视图。请注意盖帽在凹槽中的松动配合。
图 67. 轴和盖帽重新组装成支柱/框架模子，无轮毂或电机结构。
图 68. 将套筒与框架/支柱模子配合。
图 69. 隔离轴承组件，包括明显充当垫片或某种轴向衬套的小尺寸圆形嵌件。
汽化轴承
图 70.
轴承：汽化轴承
厂商： Sunon
零件编号： EF80251S1-1000U-A99
寿命额定值： 7 万小时 @ 40 ℃ ， 65% RH (L10)
工作温度范围： -10~+70 ℃
Sunon的Vapo Bearing系统示例采用了Omnicool轴承上也有的黑色金属圈、标准Sunon套筒轴承示例中也有的轴向固定系统以及其他示例中没有的特殊轮毂侧盖帽机件。在制造商的营销文案中，黑色金属圈似乎与磁悬浮术语有关，但在检查中并不能立即看出该公司“套筒”和“汽化”轴承的差异。
图 71. 标签下方的四个方孔避免异物进入轴承空间。
图 72. 拆卸轮毂和叶片组件之前。
图 73. 拆下轮毂和辐条后，能够看到似乎有些熟悉的电机结构，不过其中还使用了显然通过一系列锁销进行固定的独特轮毂端盖帽组件。
图 74. 顶部电机结构的近距离视图。
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图 75. 卸下电机结构，露出了熟悉的电路板、轴向固定机件和一团润滑剂。
图 76. 切除后的轴承系统及电机结构顶视图。
1颗滚珠1个套筒
图 77.
轴承： Superflo （ 1 颗滚珠 1 个套筒）
厂商： Delta
零件编号： AUB0812VH-AIT
寿命额定值： 5 万小时 @ 40 ℃ ， 65% RH
工作温度范围： -10~+60 ℃
最后，我们想到了一颗滚珠+一个套筒的轴承系统示例。这在Digi-Key的产品中并不特别多见，大多数未过时的上市产品都处于40mm以下的尺寸级别。
图 78. 标签拆除后，可以看见套管衬套。通过小尺寸聚合物夹子轴向固定轴，两者之间放有红色聚合物薄膜垫圈。
图 79. 从塑料外壳上拆下的套筒衬套。据推测，内部边缘所发现的斜面将充当润滑剂的储存器。
图 80. 轮毂和转子组件电机组件已卸下，露出支撑轴轮毂