ファンベアリングの種類: 長所と短所の比較

スリーブベアリングファン

スリーブ軸受ファンの設計は、低コストで頑丈かつシンプルなため、多くの用途で広く使用されています。頑丈な設計により、厳しい環境でも動作可能であり、またそのシンプルさから故障が起こりにくいのも特徴です。さらに、スリーブ軸受ファン設計のもう一つのメリットは、稼働中の騒音が少ない傾向にあるため、事務所など静かな場所で広く使用されていることです。   スリーブ軸受ファンの中央シャフトはスリーブ状の構造に囲まれており、潤滑のために油が使用されています。このスリーブはシャフトを保護し、ローターが正しい位置に保持されることでローターとステーターの間の間隔が維持されるようにしています。

シャフトとスリーブ間の適切な隙間サイズを確保するにはバランスが必要です。隙間が小さすぎると摩擦が増加し、ファンの始動が困難になり、より多くの電力を消費します。一方で、隙間が大きすぎるとローターがぐらつく可能性があります。スリーブ構造の2つ目の欠点は、スリーブがローターを固定する唯一の物理的な媒体であることです。その結果、時間の経過とともにシャフトがベアリングボアを侵食します。この現象は、ローターが常に同じ方向に回転する場合には特に悪化し、最終的にはボアが楕円形になり、動作音が大きくなり運転寿命が短くなります。また、ファンを移動させたり再配置したりすると、ベアリングは異なる箇所で侵食され、不均一になり、ぐらつきや騒音がさらにひどくなります。加えて、スリーブ型構造は、潤滑油の漏れを防ぐためにオイルリングやマイラー製ワッシャーを必要としますが、これによりシャフトにさらなる摩擦が生じ、ガスの流出が防がれます。閉じ込められたガスは窒化物粒子に固化し、それが動きを妨げ、ファンの運転寿命を短くする可能性があります。   スリーブベアリングファンは、多くの設計に採用されており、特に通常の温度条件で運転する静止機器に適しています。コンピュータやオフィス機器、HVAC機器および産業用キャビネットなどの用途では、スリーブベアリングファン設計が広く利用されています。

ボールベアリングファン

ボールベアリングファンの設計は、スリーブベアリングファンで見られるいくつかの欠点を解消することを目的としています。一般的に、ボールベアリングファンはスリーブベアリングファンと比べて摩耗や損傷が少なく、どんな方向でも動作可能で、更に高温環境でも動作可能です。ただし、ボールベアリングファンはスリーブベアリングの設計よりも複雑でコストが高く、また、頑丈さに欠ける部分があります。その結果、衝撃がボールベアリングファンの全体的な性能に大きく影響を与える可能性があります。また、使用時にノイズを発生する傾向があり、これが設置できる用途の制限に繋がる場合があります。   ボールベアリングファンの設計は、シャフトの周囲にボールのリングを配置することで、摩耗の偏りやローターのぐらつき問題を解決します。ほとんどのファンモーター設計では、前方と後方にそれぞれ1つずつ合わせて2つのベアリングが使用されており、これらのベアリングは通常スプリングによって分隔されています。ベアリングはスリーブ設計よりも摩擦を減少させ、スプリングはローターの重量によって生じるファンの傾きに対応するのに役立ちます。スプリングをシャフト全周に配置することで、デバイスは摩耗や摩擦なしにどの角度でも動作可能となり、信頼性の高い設計となります。   また、ボールベアリングファンは、高密度コンピューターアプリケーションやデータセンターにも見られます。その場合、性能、温度、MTBF（平均故障間隔）がノイズよりも重要な要因となります。さらに、電子システムの冷却や、産業用乾燥のブロワーとして、工業用途にも広く使用されています。

omniCOOL™ システムファンベアリング

ボールベアリング設計やスリーブベアリング設計だけが利用可能な選択肢というわけではありません。Same Sky によって導入された代替オプションである omniCOOL システムは、高度なスリーブベアリングファンのラインアップに見られます。このシステムでは、一般的に磁気構造と呼ばれる磁気ローターバランス化技術や強化ベアリング技術を活用し、ファンの寿命を延ばし、性能を向上させます。   部品番号に「-V」というサフィックスが付いたファンに搭載されている omniCOOL システムの磁気構造は、ローターを独楽のような動作に似た方式で機能させます。つまり、どの角度でも倒れることなく動作できる構造です。この磁気構造はローターの前方に配置され、その磁束はモーターシャフトの方向に平行に流れます。その位置で磁気構造は、ローターの角度に関係なく均一にローターを引き付けます。

シャフトの先端は、ベアリングボアの前面にある支持キャップによって位置が維持され、ローターの回転点を形成します。この方法は、ローターの重さをシャフトとベアリングスリーブの両方から分離します。また、磁場がシャフトを引き下げて重心を低くすることで、傾斜や揺れを最小限に抑えます。これにより、ファンを必要な任意の角度で使用することが可能となり、さらに摩擦を抑えることができます。   一方、部品番号に「-C」または「-CF」のサフィックスが付いているファンの場合、omniCOOLシステムには運転性能を改善するための優れたベアリング設計が採用されています。ベアリングの外側に特殊な溝を組み込むことで、シャフト周囲の潤滑剤の循環を促進し、改良されたベアリングは潤滑剤の堆積を防ぎ、摩擦を最小限に抑えます。その結果、従来のファン設計と比較して、騒音の低減、効率の向上、寿命の延長といった類似の利点が得られます。

両方のomniCOOLシステム技術は、従来のスリーブベアリングおよびボールベアリング設計に存在するコストと性能のトレードオフを最小化します。しかしながら、-Vシリーズファンの磁気構造は寿命をより長くし、-Cおよび-CFシリーズファンの強化されたベアリングは、より経済的です。

従来のファン設計におけるギャップを埋める

omniCOOLシステムは、ボールベアリングやスリーブベアリングファン設計の欠点を軽減し、静かでコスト効率が良く、耐久性のあるファンを実現します。これら2種類のファン構造の欠点を打ち消すことで、omniCOOLシステムはどちらのタイプのファンも置き換えることが可能です。妥協を強いられることなく、設計者は両方の利点を兼ね備えたファン構造を利用することができます。