Ventilátory sú všade okolo nás a tvoria neoddeliteľnú súčasť rôznych elektronických zariadení. Nájdete ich v malých spotrebičoch až po veľkých priemyselných strojoch, ktoré používame každý deň, ktoré sa spoliehajú práve na ventilátory, pretože odvádzajú horúci vzduch a udržiavajú ich dostatočne chladné tak, aby spoľahlivo fungovali. Srdcom každého ventilátora - doslovne a aj obrazne - je jeho ložisko, ktoré mu umožňuje bezproblémový a najmä spoľahlivý chod rotora. Typický ventilátor musí vykonať po dobu svojej životnosti značný počet otáčok, preto sa od jeho ložiska vyžaduje veľa a preto je veľmi dôležité aby túto úlohu ložisko zvládlo.

Typy ložísk motorov ventilátorov

Ložiská motorov ventilátorov sa zvyčajne vyrábajú v dvoch formách: kĺzne ložiská alebo guľôčkové ložiská. Obe sú široko používané a dobre známe, ale obe majú aj svoje výhody, ale aj nevýhody.

Kĺzne ložiská : Výhody a nevýhody

Jednoduchšie z dvoch tradičných konštrukcií je kĺzne ložisko (obrázok 1), ktoré sa tak nazýva preto, lebo stredový hriadeľ sa otáča vo valcovej konštrukcii podobnej puzdru. Na jeho mazanie sa pridáva olej, alebo špeciálna vazelína na báze silikónu, čo umožňuje hladký chod ložiska a umožňuje otáčanie hriadeľa bez trhania. Puzdro kĺzneho ložiska drží rotor v správnej polohe voči statoru motora a zabezpečuje dostatočnú medzeru medzi nimi. Kĺzne ložiská sú vysoko odolné voči nárazom a sú podstatne oveľa lacnejšie ako guľôčkové ložiská, no majú aj svoje nevýhody.

Po prvé, medzera medzi hriadeľom a vnútornou stranou otvoru ložiska musí byť čo najmenšia, aby sa minimalizovalo kmitanie a nakláňanie rotora pri jeho otáčaní. Tým sa však zvyšuje kontaktná plocha medzi hriadeľom a puzdrom, čím vzniká značné trenie, ktoré obmedzuje výslednú rýchlosť ventilátora čo spôsobuje pri jeho štarte jeho brzdenie. Znamená to tiež, že na to, aby sa ventilátor roztočil je potrebná väčšia energia.

Obrázok 1: Priečny rez puzdrového ložiska

Po druhé, v jednoduchom kĺznom ložisku nie sú žiadne ďalšie spôsoby udržania rotora v danej polohe. To znamená, že hmotnosť rotora nesie výlučne hriadeľ uložený v puzdre. Ako sa hriadeľ otáča, postupne sa opotrebúva vnútro otvoru ložiska, čím sa deformuje prierez puzdra. Pri ventilátoroch, ktoré pracujú vždy v rovnakom orientácii, vzniká postupom času oválny tvar puzdra ložiska, ktorý môže spôsobiť, že ložisko bude hlučnejšie, a zároveň ovplyvňuje otáčanie ventilátora a spôsobuje jeho kývanie. V konečnom dôsledku tento proces opotrebovania skracuje životnosť ložiska a/alebo celej jednotky ventilátora. Tento problém opotrebovania ložísk sa stáva obzvlášť problematickým v prípade ventilátorov, ktoré musia pracovať vo viacerých orientáciách a uhloch, ako sú napríklad ventilátory používané v prenosných zariadeniach. Keďže gravitácia nie vždy ťahá hmotnosť rotora rovnakým smerom, vnútorná strana ložiska sa bude opotrebúvavať v rôznych smeroch a toto opotrebenie sa tak stáva nerovnomerným. To môže znamenať v konečnom dôsledku jeho zvýšenú hlučnosť a problémy s kolísaním otáčok, na ktoré sme upozornili vyššie.

Po tretie, kĺzne ložiská tradične obsahujú mazací krúžok a mylarovú podložku na oboch koncoch otvoru ložiska. Tie zadržiavajú vyššie uvedené mazivo, ktoré je potrebné na udržanie hriadeľa aby sa otáčal hladko a ticho. Samotná prítomnosť mazacieho krúžku a podložky však zvyšuje a bráni úniku plynov, ktoré vznikajú pri rotačnom trení. Ak tieto plyny nemôžu uniknúť, tuhnú do podoby nitridových častíc, ktoré postupne upchávajú ložisko, bránia otáčaniu hriadeľa a skracujú životnosť ložiska a tým pádom aj celého ventilátora.

Guľôčkové ložiská : Výhody a nevýhody

Druhým bežným typom ložiska, ktoré sa nachádza v motoroch ventilátorov, je guľôčkové ložisko (obrázok 2), ktoré pozostáva z nosného krúžku malých oceľových guličiek obklopujúcich hriadeľ. Zvyčajne existujú dve takéto ložiská v motore ventilátora, jedno na jednej a jedno na druhej strane. V porovnaní s kĺznym ložiskom, guličkové ložiská zmenšujú množstvo trenia, ktoré sa musí prekonať pri spúšťaní a prevádzke motora ventilátora.

Obrázok 2: Priečny rez guľôčkového ložiska

Systémy guľôčkových ložísk pomáhajú riešiť aj problém nerovnomerného opotrebovania a nakláňania rotora / kolísania ako bolo popísané o kĺznych ložiskách. Dôvodom je, že dvojica ložísk je zvyčajne oddelená pružinami, ktoré ich tlačia od seba. Hmotnosť rotora spočíva na vnútornom ložisku, ktoré je najbližšie, zatiaľ čo pružiny pomáhajú zmierniť prípadný náklon lopatiek ventilátora, ktorý spôsobuje hmotnosť rotora. Tieto pružiny sú po celom obvode hriadeľa, čo znamená, že ventilátory sa môžu používať v akomkoľvek pracovnom uhle, takže sú vhodné aj pre prenosné zariadenia. Guľôčkové ložiská však tk isto nie sú dokonalé. Sú síce menej robustné ako kĺzne ložiská, takže je potrebné s nimi zaobchádzať opatrne a chrániť ich pred prípadnými nárazmi. Sú tiež oveľa hlučnejšie, viac zložitejšie a nákladnejšie ako ich kĺzne náprotivky.

Ako  SYSTÉM omniCOOL™ zlepšuje konštrukciu ventilátora

Existuje však aj tretia možnosť, označená ako systém omniCOOL™, ktorú možno nájsť u rôznych predajcov v rade pokročilých ventilátorov s kĺznymi ložiskami, ktorý podporuje predĺženie životnosti ventilátorov a aj ich výkon. Táto konštrukcia umožňuje buď magnetické vyvažovanie rotora (budeme ho označovať odteraz ako "magnetická štruktúra") alebo zdokonalené kĺzne ložisko.

Magnetická štruktúra

DC Ventilátory so systémom omniCOOL™, ktoré využívajú konštrukciu magnetickej štruktúry, obsahujú vo svojom výrobnom označení príponu "-V". Magnetická štruktúra systému omniCOOL™ účinne stabilizuje rotor - ktorý je ukotvený v jednom bode a môže tak pracovať pri v akomkoľvek pracovnom uhle. Magnetická štruktúra sa nachádza pred rotorom, a keďže jej tok je paralelný k smeru hriadeľa rotora, a rovnomerne tak priťahuje celý rotor pod akýmkoľvek uhlom ventilátora (obrázok 3).

Obrázok 3: Priečny rez "-V" motora ventilátora zo systémom omniCOOL

Hrot hriadeľa drží na mieste oporná krytka v prednej časti otvoru ložiska. Tento tvorí bod, okolo ktorého sa rotor môže otáčať, podobne ako bod na točiacom sa vrchole. Vďaka magnetickej štruktúre hriadeľ a puzdro ložiska už nenesú hmotnosť rotora, ktorý je namiesto toho zavesený vo vzduchu. Okrem toho magnetické pole pôsobí na zníženie ťahu hriadeľa smerom nadol, čím sa minimalizuje jeho nakláňanie a kolísanie hriadeľa. Problémy, ktoré sa vyskytujú pri tradičných kĺznych ložiskách, v tomto prípade neexistujú, čo umožňuje ventilátoru s omniCOOL™ magnetickou štruktúrou systému jeho použitie pod akýmkoľvek pracovným uhlom. Výrazne sa tiež znižuje trenie medzi hriadeľom a vnútornou stranou ložiska, čo samozrejmevedie k dlhšej životnosti ako pri tradičnom kĺznom ložisku (obrázok 4).

Porovnanie dĺžky životnosti - Systém omniCOOL™ - magnetická štruktúra vs. všeobecná štruktúra ventilátora

Obrázok 4: Priemerná dĺžka života ventilátora systému omniCOOL™ v porovnaní s bežným ventilátorom

Okrem toho, keďže magnetická štruktúra zabraňuje fyzickému treniu hriadeľa o vnútornú stranu ložiska, znižuje sa aj potreba maziva. OmniCOOL™ systém využíva naplno túto výhodu tým, že odstraňuje potrebu mazivových krúžkov a mylarovej podložky, ktoré by boli potrebné v tradičných kĺznych ložiskách. Toto riešenie má hneď niekoľko praktických výhod. Odstraňuje sa veľký zdroj trenia, čo znižuje hluk a uľahčuje fyzický štart motora, zároveň vytvára voľný priestor na oboch koncoch hriadeľa, čo umožňuje, aby sa vznikajúci plyn, ktorý výsledkom pri rotačnom trení, aby unikali, namiesto toho, aby tuhol a upchával tak samotné ložisko.

Vylepšené ložisko

DC ventilátory so systémom omniCOOL™, ktoré využívajú vylepšenú konštrukciu ložiska, obsahujú označenie "-C" alebo "-CF". Zdokonalené ložisko systému omniCOOL™ obsahuje špeciálne drážky na vonkajšej strane ložiska, ktoré napomáhajú v cirkuláciu maziva okolo hriadeľa. Keď sa ventilátor začne otáčať, teplo generované rotujúcim hriadeľom prirodzene vháňa mazivo medzi ložisko a hriadeľ. Špeciálne drážky na vonkajšej strane ložiska potom podporujú prúdenie maziva aj späťne, čím je vytvorený zdokonalený cyklus mazania.

Obrázok 5: Špecialne drážky systému omniCOOL™ zdokonaleného systému ložiska zlepšujú cirkuláciu maziva okolo ložiska hriadeľa

Zlepšená cirkulácia zdokonaleného ložiska systému omniCOOL™ tiež prispieva k zníženiu používaného množstva a hromadenie maziva, čo vedie k jeho efektívnejšej prevádzke, nižšej hlučnosti a dlhšej životnosti v porovnaní s tradičnými konštrukciami (obrázok 6). Zatiaľ čo magnetická štruktúra ventilátorov série -V a zdokonalené ložisko série -C alebo -CF minimalizujú kompromis medzi nákladmi a výkonom tradičných kĺznychr a guľôčkových ložísk. Konštrukcia série -V ponúka dlhšiu očakávanú životnosť ako séria -C alebo -CF. Na druhej strane sú vylepšené ložiská ventilátorov série -C alebo -CF o poznanie ekonomickejšie.

Porovnanie dĺžky životnosti Systém omniCOOL™ - zdokonalené ložisko vs. všeobecná konštrukcia ventilátora

Systém omniCOOL™ rieši dlhodobé problémy s konštrukciou motorov ventilátorov

Výsledkom alternatívnych technológií systému omniCOOL™ spoločnosti CUI Devices sú motory ventilátorov, ktoré riešia dlhodobé problémy tradičných guľôčkových a kĺznych ložísk. Integrácia magnetickej štruktúry alebo zdokonaleného ložiska tk významne napomáha zabezpečiť tichý chod, optmalizovaný výkon ventilátora s dlhšou životnosťou, ktoré sú cenovo dostupnejšie ako konštrukcia s guľôčkovými ložiskami. Výsledkom je, že spoločnosť CUI Devices so systémom omniCOOL™ preklenuje medzeru na trhu medzi guľôčkovými ložiskami a kĺznymi ložiskami, čím poskytuje konštruktérom skutočne novú a odlišnú možnosť, pokiaľ ide o chladenie svojich výrobkov.

Zdroj : CUI Devices