Магнитные вентиляторы: Вентиляторы Sunon MagLev — кулеры на магнитном подшипнике

Делаем компьютер тише. Обзор систем охлаждения, корпусов и термопаст

В объемных корпусах (Ultra-tower и Full-tower) проще организовать правильную циркуляцию воздуха, так как в них помещается больше вентиляторов и есть куда спрятать провода. Компании be quiet! и Fractal Design специализируются на производстве корпусов со звукоизоляцией. Удачные модели встречаются у SilverStone, Thermaltake, NZXT, Corsair, Nanoxia и Bitfenix.

Рис. 1. Результаты теста (англ.) звукоизоляции корпусов при работе стоковых вентиляторов с 50 и 100% скоростью.

1.1. Материал шумоизоляции корпуса

Шумоизоляция корпуса состоит из слоев битума и вспененного материала, которые устраняют вибрации. Слой флиса поглощает звуковые волны. Толщина слоев от 5 до 10 мм.

Рис. 2. Шумоизоляция корпуса компании be quiet!

1.2. Влияние окна в корпусе на шумоизоляцию

Тест корпуса на шумоизоляцию с окном без него

Судя по тесту корпуса Fractal Design Define R5 с глухой стенкой и с окном, окно не влияет на шумоизоляцию. Надо учитывать, что Fractal Design выпускает качественные корпуса. Если стекло тонкое и неплотно прилегает к корпусу, то шум возрастет.

Конструкция вентилятора

Двигатель вентилятора состоит из ротора и статора (Рис. 3). Статор – неподвижная часть, в которую с помощью вала вставляется ротор. Подшипник фиксирует вал с заданной жесткостью. К ротору прикреплены лопатки, которые при вращении втягивают и выталкивают воздух. Разберемся в устройстве подшипников, так как шум возникает чаще всего из-за них.

2.1. Вентилятор с подшипником скольжения

Рис. 3. Устройство вентилятора с подшипником скольжения

Подшипник скольжения состоит из цилиндрического корпуса, в который вставлена втулка из антифрикционного материала. Внутри втулки вращается вал. Вал отделен от втулки заполненным смазкой зазором.

Рис. 4. Устройство подшипника скольжения

Небольшое расстояние между валом и втулкой и/или отсутствие смазки увеличивают трение, что затрудняет запуск вентилятора, повышает износ, энергопотребление и шум. Если зазор увеличить, вал начнет колебаться.

Рис. 5. Иллюстрация колебания вала внутри подшипника

При вертикальном положении вентилятора давление вала на втулку в разных точках различается. Вал со временем деформирует отверстие втулки – оно становится овальным. Усиливаются колебания вала и увеличивается шум. Вентиляторы с подшипником скольжения лучше использовать в горизонтальном положении, чтобы давление вала на втулку было равномерным.

2.2. Вентилятор с подшипником качения

Рис. 6. Устройство вентилятора с подшипником качения

Вентиляторы с подшипниками качения (шарикоподшипниками) стабильно работают в любой ориентации и меньше изнашиваются, потому что трение качения меньше трения скольжения.

Рис. 7. Устройство подшипника качения

2.3. Вентилятор с гидродинамическим подшипником

В вентиляторах с гидродинамическим подшипником вал вращается в слое жидкости, которая удерживается внутри втулки за счет возникающей во время работы разницы давлений. Это снижает трение и шум.

Рис. 8. Подшипник скольжения (слева) и гидродинамический подшипник

2.4. Вентилятор с магнитным центрированием

В конструкции с магнитным центрированием вал опирается на колпачок и удерживается на месте магнитами, поэтому вес крыльчатки меньше изнашивает подшипник. Магнитное поле притягивает вал вниз, уменьшая его колебания, и позволяет устанавливать вентилятор под любым углом. В нем нет шайб и колец, меньше трущихся частей, поэтому он долговечнее в сравнении с предыдущими моделями и не нуждается в смазке.

Рис. 9. Устройство вентилятора с магнитным центрированием

Тип подшипника	Шум	Ресурс (час. )	Положение	Цена
Скольжения	Низкий	35 000	Горизонтальное	Низкая
Гидродинамический	Низкий	80 000	Любое	Средняя
Качения	Средний	90 000	Любое	Средняя
Магнитное центрирование	Низкий	150 000	Любое	Высокая

2.

5. Какой выбрать размер вентилятора

В корпусах используются вентиляторы разных диаметров: 120, 140, 200 мм и выше. Вентиляторы большого диаметра при одинаковой скорости вращения создают бо́льший воздушный поток (CFM) в сравнении с вентиляторами меньшего диаметра. Необходимый для отвода тепловой мощности W воздушный поток Q вычисляется по следующей формуле:

• Q – воздушный поток;
• W – рассеиваемая тепловая мощность;
• ρ – плотность воздуха;
• С – удельная теплоемкость воздуха;
• T₁ – T₂ – разность температур внутри системного блока (T₁) и в помещении (T₂).

При температуре 20 °C и атмосферном давлении 101.325 кПа, плотность сухого воздуха равна 1.2 кг/м³, а удельная теплоемкость – 1 кДж/кг°C. После подстановки значений формула упрощается:

2.

6. Сколько нужно вентиляторов

Чем больше, тем лучше. С увеличением количества вентиляторов можно понижать их скорость. При этом сохраняется продуваемость и снижается шум.

Условный пример: шесть вентиляторов на низких оборотах будут создавать такой же воздушный поток, как два-три вентилятора, которые работают на максимальной скорости и при этом шумят.

Рис. 10. Корпус Aerocool Scar Midi Tower с местами для шести вентиляторов 120 мм

2.7. Как расположить вентиляторы

От величины воздушного потока, который создают вентиляторы на входе и выходе, зависит давление в корпусе. Отрицательное давление возникает, когда выталкивается больше воздуха, чем всасывается (Рис. 11). В таком случае воздух вместе с пылью втягивается в корпус через все щели.

Рис. 11. Иллюстрация направления движения воздушных потоков при негативном давлении внутри корпуса

Нейтральное давление получается, когда на входе и выходе вентиляторы создают одинаковый воздушный поток (Рис. 12).

Рис. 12. Иллюстрация направления движения воздушных потоков при нейтральном давлении внутри корпуса

При положительном давлении всасывается больше воздуха, чем выталкивается (Рис. 13). В корпус попадает меньше пыли, так как воздух втягивается через отверстия с пылевым фильтром.

Рис. 13. Иллюстрация направления движения воздушных потоков при положительном давлении внутри корпуса

Выбирайте между нейтральным либо положительным давлением и периодически чистите внутренность корпуса и щели, через которые вентиляторы закачивают воздух. Вентиляторы на лицевой панели корпуса должны работать на вдув, а остальные – на выдув. Периодически очищайте пылевой фильтр блока питания, если корпус стоит на полу, а блок питания расположен внизу корпуса.

Рис. 14. Правильная циркуляция воздуха внутри корпуса ПК напоминает «крест»: справа налево (от лицевой панели к задней) и снизу наверх.

В старых корпусах фильтров нет. Они продаются на Алиэкспресс (Рис. 15).

Рис. 15. Пылевые фильтры для вентилятора

2.8. Как монтировать вентиляторы

Если внутри корпуса много препятствий для потоков воздуха, нужно увеличить создаваемое давление, чтобы воздух смог их преодолеть. Для этого вентиляторы монтируют последовательно (Рис. 16). Если кабели убраны и препятствий для воздуха мало, применяется параллельный монтаж.

Рис. 16. График зависимости давления воздуха от скорости воздушного потока при последовательном и параллельном расположении вентиляторов

2.9. На что монтировать вентиляторы

Чтобы убрать вибрации, вентиляторы монтируют с помощью резиновых антивибрационных креплений.

Рис. 17. Резиновые антивибрационные крепления для вентилятора

2.10. Как отрегулировать скорость вращения вентилятора

На Алиэкспресс продаются регуляторы оборотов для нескольких вентиляторов с питанием от разъема MOLEX или SATA.

Рис. 18. Регулятор оборотов для одного вентилятораРис. 19. Регулятор оборотов для четырех вентиляторов с питанием от MOLEX. Устанавливается на переднюю панель корпуса. Размер 3.5 дюймаРис. 20. Регуляторы оборотов для восьми вентиляторов с питанием от MOLEX или SATA. Устанавливаются внутри корпуса

2.11. Форма и количество лопастей

При увеличении количества лопастей с 6 до 12, скорость воздуха возрастает на 30% (pdf).

Рис. 21. График зависимости скорости воздуха от числа лопастей

Шума при этом становится больше (рис. 22).

Рис. 22. Зависимость создаваемого звукового давления от количества лопастей аэродинамического профиля (pdf, англ.)

Небольшой радиатор в боксовых кулерах (от англ. cooler – охладитель) не справится с теплоотводом при серьезной нагрузке, поэтому вентилятор будет работать на максимальной скорости и шуметь. Система охлаждения процессора подбирается под TDP (расчетную тепловую мощность): величину, показывающую, на отвод какой тепловой мощности он рассчитан.

Виды систем охлаждения:

• воздушная;
• водяная.

Воздушная система состоит из радиатора и вентилятора. К водяной системе добавляется качающая воду помпа (Рис. 23).

Рис. 23. Принцип работы водяной системы охлаждения

Воздушные кулеры не уступают водяным системам при охлаждении ЦП (Рис. 24).

Рис. 24. Результаты теста (англ.) водяных и воздушных систем охлаждения ЦП

Топовый кулер на воздушном охлаждении (Cooler Master Wraith Ripper, Noctua NH-D15) стоит как «водянка» из среднего ценового диапазона с посредственными вентиляторами.

Рис. 25. Кулер Noctua NH-D15Рис. 26. Кулер Сooler Master Wraith Ripper

У видеокарт TDP выше, чем у центрального процессора, поэтому на них ставят водяную систему охлаждения в ущерб тишине. Значения TDP для сравнения: процессоры Intel Core i9 Comet Lake (125 Вт), AMD Ryzen Threadripper 2 (250 Вт) и видеокарты RTX 3080 (320 Вт) и RTX 3090 (350 Вт).

Термопаста – вещество с высокой теплопроводностью (выражается в Вт/(м*К)), которое заполняет воздушные зазоры между охлаждаемой поверхностью и радиатором для эффективной передачи тепла.

Рис. 27. Термопаста заполняет воздушные зазоры

Вентилятор ЦП подключен к разъему 4-pin и его скорость автоматически меняется в зависимости от температуры процессора. Термоинтерфейс с низкой теплопроводностью (< 8 Вт/(м*K)) хуже передает тепло от процессора к радиатору, поэтому вентиляторы работают на повышенных скоростях.

Рис. 28. Результаты теста (англ.) термопаст в AIDA64 при 100% нагрузке процессора в течение одного часа. Топ 3: 1. Thermal Grizzly Kryonaut, 2. Noctua NT-h3, 3. Thermaltake TG-8

Корпус:

• Ultra-tower;
• Full-tower.

Система охлаждения ЦП:

• воздушная.

Количество вентиляторов:

• максимальное количество.

Диаметр вентиляторов:

• от 120 мм и выше.

Подшипник вентилятора:

• магнитное центрирование;
• гидродинамический подшипник.

Термопаста:

• коэффициент теплопроводности > 8 Вт/(м*К).

Что еще сделать:

• кабель-менеджмент;
• регулярно чистить пылевые фильтры;
• провести «тонкую» настройку вентилятора с помощью регулятора оборотов.

***

Мы определили источник шума и как его убрать. Узнали, какие бывают подшипники, где расположить и как смонтировать вентиляторы. Научились рассчитывать воздушный поток и создавать нужное давление в корпусе. Этого вполне достаточно, чтобы собрать малошумный компьютер с эффективной системой охлаждения.

Noctua представляет 120 мм вентиляторы на подшипниках с магнитным подвесом

Инновации могут улучшать потребительские качества вентиляторов, если призвать на помощь научные достижения.

Хотя в представлении многих пользователей компьютерный вентилятор является предметом не более сложным, чем велосипед, производители систем охлаждения снова и снова пытаются что-то изобрести в этой сфере. Например, компания
CoolerMaster недавно доказала, что вентиляторы могут быть тихими и производительными, если использовать качественные подшипники, правильно рассчитать геометрию лопастей ротора и увеличить толщину вентилятора. Что же можно усовершенствовать ещё?

Австрийская компания Noctua вчера представила два 120 мм вентилятора серии NF-S12, один из которых работает на номинальной частоте вращения 1200 об/мин, при необходимости снижая её до 600 об/мин при помощи прилагающегося в комплекте адаптера, а второй работает на частоте 800 об/мин, при необходимости его можно замедлить до 500 об/мин. Толщина обоих вентиляторов равна 25 мм.

Вы, наверное, можете подумать, что это очередные тихоходные 120 мм вентиляторы, которые не досаждают шумом, но и воздух нагнетают медленно. Однако, компания Noctua проектировала эти вентиляторы совместно с Австрийским Институтом Теплопередачи и Вентиляционной Техники, поэтому без ноу-хау не обошлось и на этот раз. Во-первых, геометрия лопастей ротора специально рассчитана с учётом характеристик используемых гидродинамических подшипников и скорости вращения вентиляторов. В итоге вентиляторы с такой формой лопастей создают на 8-12% больший воздушный поток по сравнению с конкурирующими решениями, сохраняя низкий уровень шума. Кстати, ради снижения шума была применена обтекаемая форма сердечника ротора, а зазор между статором и ротором был слегка увеличен.

Во-вторых, при производстве вентиляторов этой серии Noctua использует самосмазывающиеся гидродинамические подшипники с системой стабилизации на магнитном подвесе (SSO bearing, в терминологии производителя). От обычных гидродинамических подшипников скольжения эта разработка отличается наличием магнитного стабилизатора оси ротора, который позволяет лучше центровать ротор, как при вращении, так и в состоянии покоя.

В результате снижаются вибрации и трение при запуске вентилятора и в процессе эксплуатации, повышается ресурс и снижается уровень шума. Производитель утверждает, что в итоге удалось обеспечить высокий эксплуатационный ресурс при сохранении низкого уровня шума, тогда как обычно эти качества по отдельности присущи подшипникам качения и подшипникам скольжения соответственно. Например, модель NF-S12-1200 обеспечивает уровень шума от 6 до 17 дБА, при этом прогоняя от 41 до 81 кубометра воздуха в час. Для более тихоходной модели NF-S12-800 уровень шума вообще колеблется в пределах от 5 до 8 дБА, а производительность изменяется от 34 до 59 кубометров воздуха в час. Расчётная долговечность обоих вентиляторов достигает 150 000 часов — редкость для вентиляторов на подшипниках скольжения.

В комплекте с вентиляторами этой серии поставляются крепёжные винты со специальными виброгасящими втулками, переходник питания с четырёхштырьковым разъёмом Molex и адаптер U.L.N.A. для снижения скорости вращения и уровня шума.

рекомендации

В продажу вентиляторы Noctua NF-S12 поступят 14 августа 2006 года, цена модели NF-S12-1200 составит $24.9, модель NF-S12-800 будет стоить $19.9. Разумеется, это только рекомендованные производителем розничные цены, реальные значения цен могут отличаться.

Corsair представляет вентиляторы с магнитной левитацией (обновлено)

Одной из самых интересных частей тура Corsair во время выставки Computex 2016 стала новая серия вентиляторов ML с подшипниками на магнитной подушке. Благодаря магнитному полю, которое создает комбинация ротора вентилятора и подшипника, вал вентилятора не соприкасается с подшипником, поэтому практически отсутствует трение.

Этот новый тип подшипника был разработан специально для Corsair и стоил совсем немного, а это означает, что новые вентиляторы ML Pro 120/140 не будут доступны по цене. Скорее всего, их цена будет около 30 долларов, но мы считаем, что долгий MTBF (среднее время наработки на отказ) в 200 000 часов оправдывает затраты. Кроме того, низкий уровень шума благодаря нулевому шуму подшипников и ШИМ-сигналу, позволяющему легко регулировать скорость вращения вентилятора.

Помимо простых версий, некоторые из них будут иметь светодиоды (ML Pro 120/140 LED).

Swipe to scroll horizontally

Model	ML 120 Pro (LED)
Dimensions	120mm x 25mm
Power Usage	0.299A
Speed ​​	400–2400 об/мин
Расход воздуха	12–75 куб. футов в минуту
Статическое давление	0. 2 — 4.2 mm-h3O
Sound Level	16 — 37 dB(A)
Connection Cable	4-Pin
MTBF	200,000h
Warranty	5 years

Swipe to scroll horizontally

Как видно из приведенной выше таблицы, обе версии вентилятора имеют одинаковый уровень шума. Это звучит странно, учитывая, что максимальная скорость ML120 Pro составляет 2400 об/мин, тогда как ML140 Pro вращается на 400 об/мин медленнее. Еще одним интересным фактом является широкий рабочий диапазон, при этом оба вентилятора имеют низкую пусковую скорость 400 об/мин. (Это стало возможным благодаря схеме ШИМ-управления.)

Изображение 1 из 2

Мы хотели бы, чтобы вентиляторы ML Pro использовались в различных высокопроизводительных продуктах Corsair, включая блоки питания, в ближайшем будущем. Это было бы долгожданным обновлением, поскольку этот новый тип подшипника обеспечивает низкий уровень шума и повышенную надежность. Даже некоторые из лучших вентиляторов FDB не могут достичь таких высоких периодов наработки на отказ.

Изображение 1 из 2

Помимо моделей ML Pro, Corsair также представила линейки SP120 RGB и HD120 RGB, оснащенные высокопроизводительными вентиляторами с настраиваемой RGB-подсветкой. Вентиляторы HD120 RGB будут предлагаться с дополнительным контроллером освещения, который может управлять шестью вентиляторами HD120 RGB. Вы сможете купить либо вентилятор HD120 RGB отдельно, либо вентилятор вместе с контроллером. Также будет комплект с тремя вентиляторами плюс контроллер.

Мы заметили белый блок RM1000i, и отдел по связям с общественностью Corsair сообщил нам, что скоро будет выпущена специальная пронумерованная версия одного из их блоков питания (это означает, что это не обязательно будет RM1000i согласно обновленной информации, полученной от Corsair). Будет выпущено всего тысяча белых блоков питания специального выпуска. Мы пока не знаем, будут ли они стоить дороже, чем соответствующая стандартная модель. Кроме того, Corsair представила специальные комплекты кабелей с рукавами для устройств RMi и RMx с фильтрующими колпачками посередине кабелей, поэтому их легко скрыть из виду. На данный момент ни один другой известный нам производитель не предлагает специальные кабели в рукавах с фильтрующими колпачками.

Обновление, 03.06.16, 8:22: Удалены неясные ссылки на Corsair и рынок видеокарт.

Следите за нами на Facebook , Google+ , RSS, Twitter и YouTube.

Получите мгновенный доступ к последним новостям, подробным обзорам и полезным советам.

Свяжитесь со мной, чтобы сообщить о новостях и предложениях от других брендов Future. Получайте электронные письма от нас от имени наших надежных партнеров или спонсоров.

Арис Мпитзиопулос — пишущий редактор Tom’s Hardware US, занимающийся блоками питания.

Обзор вентиляторов на магнитной подушке Corsair

ML120 и ML140 | Мы должны назвать их магнитной левитацией | Корпуса и охлаждение

Мы должны называть их магнитной левитацией

Опубликовано: 22 июля 2016 г. | Источник: Корсар | Цена: | Автор: Марк Кэмпбелл

Что касается вентиляторов, то за последние несколько лет многое изменилось, в то время как основные конструкции остались неизменными. количество воздушного потока, внося почти невидимые изменения.

Corsair покорила мир поклонников ПК своими оригинальными вентиляторами SP (Static Pressure) и AF (Air Flow) еще в 2012 году, но с тех пор технология вентиляторов улучшилась, и теперь Corsair готова заменить эти вентиляторы не менее инновационными новыми дизайн.

Проще говоря, Corsair модернизировала двигатель своего вентилятора, заменив его традиционную конструкцию двигателя на двигатель, в котором используется технология магнитной левитации, что позволило Corsair создать вентилятор без «завывания двигателя», который у большинства людей ассоциируется с высокопроизводительными ПК.

Использование компанией Corsair технологии магнитной левитации создает «бесшумный вентилятор», сводя к минимуму шум двигателя и уменьшая выходной шум вентилятора до уровня шума, создаваемого воздушным потоком, а не двигателем вентилятора. Это означает, что единственный реальный шум, который издает этот вентилятор, вызван воздухом, проталкиваемым через радиатор, радиатор или вентиляционные отверстия корпуса.

В сочетании с ШИМ-управлением серии ML это позволяет пользователям максимизировать поток воздуха, сводя к минимуму шум и устраняя «гул вентилятора», который часто присутствует в ПК. Практически весь шум от этих вентиляторов вызван воздушным потоком, а это означает, что все другие вентиляторы, создающие эквивалентный поток воздуха, будут производить такой же шум. Эти вентиляторы действительно не могут стать намного тише.

Одним из других нововведений в новых вентиляторах Corsair серии ML является их размещение светодиодов и конструкция питания, использующая питание 12 В от разъема питания PWM для предотвращения затемнения светодиодов на более низких скоростях. Corsair также переместила светодиоды в центр, чтобы обеспечить более равномерное освещение, а также не допустить, чтобы ваше освещение формировало некоторые нежелательные символы внутри вашего ПК.

С точки зрения эстетики, Corsair решила придать своим вентиляторам серии ML более современный вид, чтобы они соответствовали использованию самой современной технологии вентиляторов. Каждый из резиновых уголков этих вентиляторов можно снять и заменить, если пользователь пожелает, что позволяет пользователям иметь красные вентиляторы с белыми углами или любую комбинацию белого, красного, синего и черного цветов.

Заключение

Когда дело доходит до бесшумных вентиляторов, нет ничего, что действительно могло бы заинтересовать вентиляторы серий Corsair ML120 и ML140, хотя это означает, что эти вентиляторы продаются по очень высокой цене.

При цене почти 20 фунтов стерлингов за один светодиодный вентилятор ML120 большинство сборщиков ПК сразу же обратятся к другим производителям, но если вы любите тишину, эти вентиляторы, безусловно, заслуживают внимания. Те из нас, кто покупает аппаратное обеспечение для энтузиастов, не должны портить свои ПК некачественными вентиляторами, разрушая низкий уровень шума современных кулеров процессора и графического процессора излишне громкими корпусными вентиляторами.

С точки зрения эстетики, серия вентиляторов Corsair ML предлагает множество вариантов настройки, позволяя конечным пользователям покупать и заменять уголки своих вентиляторов на цвет по своему выбору и поставляться в наиболее популярных размерах вентиляторов и цветовых вариантах.

Новые вентиляторы Corsair серий ML120 и ML140 обладают лучшими в своем классе характеристиками по уровню шума, при котором они работают, они работают тише, чем даже вентиляторы серии EK Vardar, а также обеспечивают больший поток воздуха. Пользователи заплатят высокую цену за такую ​​производительность вентилятора, но она будет более чем оправдана для любых помешанных на тишине.

Скуление вентилятора было чем-то, с чем я всегда думал, что мне придется иметь дело, даже с так называемыми «тихими» вентиляторами, издавающими слабый слышимый гул, который в противном случае мог бы испортить тихую комнату. Компания Corsair проделала большую работу с этими вентиляторами с магнитной левитацией, позволив нам раз и навсегда избавиться от шума двигателя вентилятора.