颠覆传统，戴森电风扇的电路设计方案

物联网 (IoT) 和云数据服务的兴起，让包括超强的服务器和内存设备的数据中心站到了电子市场的前沿。众所周知，这类数据中心会造成少量热量。要消灭关键设备造成的热量，第一步工作一般就是使用风扇。

这相同适用于我们所依赖的其它应用。家用手机、家用电器和工业机械等产品只有保持在指定的频率范围时能够可靠地工作。换句话说，风扇在现代生活中扮演着极为重要的角色。

滑动轴承与滚珠轴承的权衡

轴承是所有风扇的核心部件。这项关键模块使风机叶轮才能转动，而且是决定风扇运行寿命的关键，因此恰当选择用于冷却应用的风扇轴承，对设计人员和工程师而言比较重要。

传统上，只有滑动轴承式和滚珠轴承式两种风扇可供选择。这两种类别各有所长，但若要选用其一，通常需要进行某些程度的考量。这就是 CUI 为何会采取新的轴承设计方式来填补滚珠版与滑动版轴承之间差异的因素。

但是，在我们讨论这些老式风扇设计的机理之前，必须先解读一下传统的滑动轴承和滚珠轴承类型的优缺点。

了解滑动轴承

位于滑动轴承风扇中央的主轴在“套筒式”圆柱体内旋转，套筒内部涂有一层机油，便于主轴转动。套筒的作用是保持转子的恰当位置，确保其一直与电机定子保持正确的距离（图 1）。在两种特色设计中，滑动轴承具有较高的利润收益，而且耐受冲击和振动的性能更强。但是这些设计有若干特点。

为了将转子转动降到最低，套筒需要贴近主轴，但接触面积越大，需要克服的摩擦力也越大，启动风扇应该的时间也越长。这表示应该更多的能量来开启风扇并保持其旋转。

套筒设计的另一个问题是，转子的长度仅由阀杆中的主轴支撑。因此，转子转动时会慢慢锈蚀轴承内部，并使内孔出现变形。若仍然以同样方向使用风扇，套筒的横截面将逐步成为椭圆状，因而可能使风扇造成更多噪音并使其晃动。

若是风扇应该以不同角度运转，例如应用于设备的风机，则电机损坏的弊端也许更严重。当重力在不同方向牵引转子质量（视使用角度而定），套筒将会损坏不均，从而提高晃动和噪声问题。

这样的损坏最终会增加轴承寿命（视您的设计而定），可能就会妨碍整个风扇装置，甚至于风扇所冷却的产品。

而且，之前提到的保持所有部件旋转所需的润滑剂，通常来自轴承内孔两端的油环和 Mylar 垫圈。这些部件本身用来增加摩擦力，但他们的存在实际会带给摩擦力。此外，这些部件的位置会让转动摩擦造成的气体更难逃逸。这些气体如果能够排放，将会转变成液态氮化物颗粒并阻塞轴承，阻碍其转动并增加其使用寿命。

滚珠轴承基础知识

使用滚珠轴承的风扇（图 2）通常在主轴周围使用两圈小型钢珠，其中一圈较另一圈更靠近转子。使用一个弹簧圈压住两圈钢珠并使其分开。这种设定有助于解决滑动轴承因叶轮倾斜和损坏不均造成的弊端。因为转子的厚度会落在最靠近转子的滚珠轴承上，但弹簧有助于补偿因重力拉动转子可能导致的任何倾斜。这意味着使用滚珠轴承的风扇可在任何角度使用，从而使这些设计作为设备的极佳选择。更低的齿轮损坏也意味着，滚珠轴承型设计的平均无故障时间 (MTBF) 通常会远远高出各种套筒设计。

尽管滚珠轴承可减少您在推进和运转风扇电机时需要消除的摩擦力，但滚珠轴承成本更高、噪声更大、复杂度更高，而且耐冲击能力不及滑动轴承。

omniCOOL 系统：弥补差距

为了将设计人员在选择风扇时必须作出的考量减至最少，CUI 的 omniCOOL 系统（图 3）通过在风扇设计中加入两个重要部件，填补成本与功耗间的差别，即：磁性转子平衡结构及增强型滑动轴承。

得益于磁性结构戴森电风扇，转子实际成为不会倾倒的自旋陀螺，并能以任何视角工作。这是因为系统的磁性结构位于转子前方，且无论风扇以什么角度工作，都能全程一致地吸引转子。

主轴透过其尖头的支撑盖帽维持定位，形成转子转动的中心点，如同自旋陀螺上的点。

这种使用磁性结构的方式意味着，磁力将代替电机套筒承担转子重量，使叶轮在空中悬浮。这样可减少轴承内部和主轴之间的摩擦力，也能增加传统滑动轴承的倾斜和晃动问题。

尽管磁性结构能持续增加电机内部与转动主轴的接触程度，omniCOOL 系统还包括了一个专门提高的套筒，以便对任何可能出现的损伤提供更高的防护。增强型套筒设计还具有高达 90°C 的耐蚀能力，高于大多数滑动轴承的承受范围。测试数据显示，与传统的滑动轴承相比，强化的衬套大幅缩短了预期的工作寿命——在 70°C 时可达 3.2 倍，在 20°C 时可达 5.5 倍（图 4）。

omniCOOL 系统的增强型轴承与标准滑动轴承间另一个最重要的差异在于能否使用油环和 Mylar 垫圈。磁力可减少磨耗，无需再使用润滑剂，因而可以移除那些部件。这样做可减少摩擦，进而提高噪声或者电机起动和转动所需的电力量。这也意味着由翻转摩擦造成的气体可自由逃逸，不会因固化而阻塞轴承。

取代传统风扇设计的全新替代方案

omniCOOL 系统中使用的科技组合可以弥补滚珠轴承和滑动轴承之间的差异，提供安静、可靠且美观的风扇，适合以任何角度使用，而且比滚珠轴承设计更具成本利润。对工程师而言，此平台提供了新的代替方案来冷却电子设施戴森电风扇，解决了传统的考量问题。

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