鉴于我经常用非常粗俗的语言和野蛮的比喻来描述散热器和风扇，这次我决定反常地装正经，作为民科喷子，写一些理论知识。
这篇文章某些部分会极其地晦涩难懂。很抱歉，风扇是一个远比普通人想象得复杂的系统工程。如果你感兴趣，我建议你可能的话多读几次。
本文成文较早，在我自己看来非常拙浅，也缺乏足够多数据支撑。权当抛砖引玉，欢迎专业人士来指出纠正我的错误，闻过则喜。
我们日常使用的绝大多数风扇，学名叫【轴流风机】。除去轴流风机之外，还有贯流、斜流和离心风机。
一些笔记本的外置散热器使用的是贯流风机。
斜流风机在电脑硬件上较为少见，曾出现在NVIDIA的某些FE版显卡上。
离心风机基本出现在笔记本和一些标准的双槽28cm长的显卡（即零售市场鄙视的“又黑又丑”的涡轮卡）上。
这篇文章主要讨论电脑上能用得到的轴流风机。常见的电脑风扇基本包括9015、9025/9225、12025、12015、14025等正方形尺寸。
其中后两位数字代表风扇厚度，前面两位或者三位数字代表扇框边长。一些140和120尺寸的风扇是使用更小一级的孔距的，我们会称之为圆框扇。
台湾利民的TY143，直径为140，但使用标准120方框扇的10.5cm孔距
猫头鹰A12x15 Chromax，一款12015尺寸的方框风扇
我们选购一款功能性的风扇，要关注的东西是：
1. 用途
如果你不清楚你买风扇来干什么，那很有可能你根本不需要买。很多用塔式机箱和CPU风冷散热器的人也充满焦虑想要把机箱上下全部填满风扇，反而有害。
如果你跟我一样单纯拿风扇来玩、研究或者收藏，那请随便买，因为我不对你的钱包负责。
倘若只是喜欢溜溜转的光效，那你可以直接关掉这个页面，不需要浪费时间。
PC电脑上的风扇目前主要有几大用途：
- 吹CPU风冷散热器
需要风量越大越好，但是对压力没有过高需求，气流形状不佳的风扇在风冷散热器上容易产生巨大噪音，譬如双塔前后扇和单塔夹汉堡的情况。
- 吹水冷散热器的冷排
除了需要风量足够且压力高，气流还需要尽可能均匀，才能将冷排整体冷却。有趣的是，优秀的冷排扇大多数情况下使用在风冷散热器上也有很好的效果。
- 机箱进气扇
需要气流聚拢或者气流直，如果可能，风量越大越好。由于大多数消费级机箱密封性不足，因此多数消费级PC的进气扇只能用于送风而不是换气。对于密封性好的工作站/服务器机箱而言，进气扇可以只需要风量。除此之外，很多消费级PC机箱使用各种纯装饰性质或是低成本的开孔设计（六角形孔/圆孔等），会造成巨大的进气啸叫。
- 机箱排气扇
只需要风量大，对静压和气流形状无要求。对于部分吊装在机箱顶部的排气扇而言，非常需要轴承的可靠性。由于排气扇会直接面对整机堆积的热量，因此其寿命会面临严峻的考验。我通常建议排气扇只选用滚珠轴承的型号。
拓展阅读：
2. 可靠性
风扇可以很菜，但是它不应该坏。用几个月一年就咔咔响或者转不动的就是工业垃圾，没有任何借口。
你愿意频繁拆装去售后，我频繁拆装当小孩拼积木的乐趣，但是更多的人可能希望几年都不要去碰风扇。
影响风扇的可靠性的主要有三个因素：电机、轴承和材质。
- 消费级PC的风扇功率都很低，除去脉冲电流、超压等极端情况，绝大多数情况下电机很少损坏。
- 除去运输事故和极少数结构设计不合理造成的超高局部载荷，电脑风扇极少出现因为材质引发的可靠性问题。
- 绝大多数可靠性问题出现在轴承上，而轴承是散热器厂商诡辩和卖弄最多的地方。滚珠轴承即使老化或损坏，最多是轴噪变大，几乎不会造成事故。含油轴承可以出现润滑失效、套筒破损、轴芯偏摆等种类繁多的故障，继而引发擦框、漏油、轴噪变大、堵转甚至转子整体脱落等事故。
3. 噪音
在保证可靠性的前提下，电脑风扇最应该追求的是噪音效率（或者你愿意叫它性噪比也行）而不是绝对性能。
控制噪音是消费级电脑风扇最大的难题之一，更难的是如何在控制噪音的同时兼顾性能。绝对的静音无意义，但纯粹暴力带来的绝对性能也一文不值。
基于刻板印象而来的转速洁癖心理毫无意义，因为风扇的噪音和转速没有必然的线性关联。电机换向噪音、扇叶共振异响都是只在特定转速区间才出现，而且很可能是低速段。拍频噪音在转速越高的时候越容易被淹没。
风扇的噪音主要分为四类：电机噪音、气流噪音、轴承噪音和次生噪音。
- 电机噪音可以分为持续的高频励磁噪音，和节奏感明显但仅在特定转速区间明显可闻的换向噪音。绝大多数电机都有一定励磁噪音，一些三相电机可以做到没有换向噪音。
- 风噪反映的是风扇形成的气流本身的声音。多数情况下风噪较为低沉，人不会特别反感，但像扇叶风切声和机箱进气啸叫是非常高亢的，会使用户明显不适。
- 轴噪是客观存在的，二者都一定会有，但是一般来说滚珠轴承会略大于套筒油轴。像索尼S-FDB、台达superflo、元山SSO和电产NBRX等套筒较为坚硬的油轴，也会有可闻的轴噪。
- 风扇常见的次生噪音就是共振异响和拍频噪音。共振一般出现于单个风扇的不同扇叶的震动互相传导造成的异响，也可能是风扇由于刚性固定于其他结构而引发震动造成异响。拍音主要出现在多个同型号、同转速的风扇同时运转但转速略微波动的时候。
4. 性能
风扇的性能在普通人看来也许是很廉价的，似乎只要拉高转速就什么都有了。但是要让风扇的性能有意义的话，也并不容易。我并不建议大家过分追求或盲目攀比风扇的绝对性能。很多严肃设计的风机会有其建议的最佳工况区间，而且这个区间往往并不一定是最高速。
风扇主要的性能指标是风量和静压。在风扇的绝大多数工况里气流的动压是悖论，在此不作讨论。
- 风量指的是风扇在单位时间内形成的气流体积，主流单位是立方英尺每分钟（Cubic Feet per Minute，CFM），有些场合会使用m³/h。1CFM=1.7m³/h。风扇在转速最高时达到其最大风量。
- 静压指的是风扇的气流能对静止表面提供的压力，主流单位是帕斯卡（Pa）和毫米水柱（mmAQ），一些选型书上可能使用英寸水柱（inAQ）。1mmAQ=9.7Pa。风扇的最大静压不一定在最高转速时出现。
风扇的叶形、电机和框形都会影响其性能。
- 叶形直接决定风扇的空气动力学表现。
- 电机的能力直接决定风扇的绝对性能上限。
- 扇框可以调整气流的形状和路径从而间接影响性能。
这就是我希望本文读者能读完的最核心的部分了。对于大多数不求甚解的人来说上述内容已经足够了解风扇的概况。如果你不关心具体的技术细节，而只想知道怎么买，那你现在已经可以关掉了。
如果你对更多的细节感兴趣，欢迎你继续往下读。我下面将会按结构展开关于风扇的细节讨论。由于下文将更为生涩，我会尽量配图作解释。
1. 叶形
风扇在转子上的叶片随着旋转而带动气流，这个转子上的叶片我们称为动叶。一般认为，风扇动叶的叶形可以粗略按功能分为风量叶形、压力叶形和均衡叶形。实际上大多数消费级电脑风扇都是带侧重的均衡叶形，真正纯风量或者纯压力叶形往往是反直觉的设计。
- 风量叶形一般叶数多、扇叶曲度较小，许多早期风量扇甚至直接采用直叶设计。
- 压力叶形一般扇叶曲度大、扇叶投影饱满，一些纯暴力取向的风压扇也会采用低趴扁平的叶形配合配合高转速和小的叶框间隙。
恩杰AER F120，典型的直叶纯风量扇
九州风神FK120，侧重于风量的均衡扇
追风者T30，侧重于压力的均衡扇
台达AFB1212H，特异化的风压扇
2. 扇框
通常扇框设计都是被消费者和厂商集体忽视的环节。扇框会影响风扇的气动表现和噪音。
- 进气面作倾斜坡道处理可以增加理论风量，但是会损失压力而且可能带来强背压工况下的气流反弹泄露；垂直的进气面有助于保持压力，但是可能造成噪音增加和擦框隐患。
- 扇框和定子之间的连接支撑结构我们一般称为筋条，一些风扇的扇框排气面会使用静叶来调整动叶的气流，常见用于减少阻塞，或者将气流修改至所需形状（聚拢或者笔直），但静叶普遍会造成风量损失，而且滥用静叶将使得噪音暴增。
- 一些低端风扇会在扇框上使用棱条/加强筋配合廉价原料来节约成本，在无此类补强结构而塑料强度不足的扇框上，风扇共振容易被放大甚至造成损坏。
- 扇框的轴承座设计会间接影响可靠性。轴承座偏心会造成扇叶擦框。轴承座中管硬度不足会加剧转子的径向偏摆，使得滚珠轴承快速磨损；弹性不足则容易受外力磕碰影响造成损坏。
- 扇框的孔位设计直接决定了它的适用场景。封闭式孔柱(rib)表明此风扇被设计为用于双向固定（如水冷散热器冷排），无孔柱(ribless)的风扇则被设计为单侧固定，如机箱、风冷散热器。在一些无孔柱的风扇上使用夹板螺丝组等方式双向固定的话可能会损坏扇框。使用小一号孔距的圆框扇无法用于水冷散热器的冷排。一些高速工业扇会直接出厂预装铁圈防护网以防止绞入异物。
- 在保证不松脱的情况下，扇框与安装处最好使用弹性连接来减少震动和震动带来的次生噪音。
三洋9S的扇框就有非常明显的进气面坡道设计
台达AK12B使用了静叶帮助拉直气流
银欣穿甲弹AP122，使用密集静叶构成压力室，让气流聚拢
深圳利民B12E，自作聪明的三筋条设计使得定子偏心问题频发
零度世家风尊T30，扇框侧面有大片的加强筋结构
雅浚H12PE，其全封闭的孔柱使其难以被一些风冷散热器的铁丝挂住
三洋电气给出的示意图，意即无孔柱的风扇应该只作单侧固定。
3. 材质
消费级的电脑风扇绝大多数以塑料为主，极少数使用铸铝等金属材质。
主流的塑料材质是聚碳酸酯（PC）和聚对苯二甲酸丁二酯（PBT），最广泛的就是应用于灯扇和廉价低端产品的PC。主流级别的风扇大多数使用PBT。大多数工业风扇使用PBT混合玻璃纤维，少量会使用尼龙PA66、聚苯硫醚（PPS）或聚氧二甲苯（PPE）等材质。极少数用于恶劣工况的极端用途的风扇会使用PEEK塑料。
液晶聚合物（Liquid Crystal Polymer，LCP）在风扇的语境里描述的是一种沿着注塑方向结晶的注塑技术，它不是材质，但是经常被当作材质来表达。 LCP注塑的工时更长、良率更低，成本显著更高，但是通常能带来更好的力学特性。
联力AL120，主打的灯效，因此使用了透光的PC作为扇叶材质
伺服温柔台风GT-HI，使用PBT混30%玻璃纤维，可见明显的“油腻感”纹理
海韵MagFlow，使用LCP工艺制作的扇叶，可见LCP特殊的层理质感
4. 电机
目前消费级的电脑风扇主要以低成本、低功率的无刷直流电机（BLDC）为主。少数高端风扇会使用永磁同步电机（PMSM）。
BLDC成本低、电流效率高，但PMSM可以做得更平稳、噪音更低。一些经验丰富的制造商仍然可以通过调教使得BLDC达到平稳低噪音的效果。二者没有绝对优劣之说，很多广受好评的高端风扇仍然是BLDC电机，只是调教更为精细。
多数电机都有令人不悦的励磁噪音，但PMSM由于其正弦波调制的特性，几乎无换向噪音。BLDC使用方波调制，但通过控制波形仍然可以减缓换向噪音。
规格上看，大部分廉价风扇都会使用单相四槽的电机（俗称十字电机），但一些高速风扇和工业扇为了稳定性和效率会使用三相电机，槽数可能达到6槽以上。
Arctic P12 MAX，仍然是Arctic一贯的大气隙、高功率设计来保持电机励磁噪音落入人耳钝感区间，但新电机使用软开关来模拟正弦波调制，基本消除了励磁噪音，也减缓了换向噪音
Akasa OTTO SC12，使用的三相六槽PMSM电机，几乎全无噪音，是目前零售的电脑风扇里最安静的电机
三洋9RA，即使是满速高达4500转，仍然使用相当朴素的十字BLDC电机，但是三洋深厚的调教功底使其电机噪音在2000转以下几乎不可闻
振华MEGACOOL，消费级风扇上空前奢侈的三相12槽10极BLDC电机，噪音控制仍然不佳
猫头鹰F12-IPPC，其恶评如潮的原因主要来自于完全无调教的方波BLDC电机励磁噪音
5. 轴承
现阶段，风扇轴承只有滚珠轴承和含油套筒轴承。目前，而且很长一段时间内都将会是，滚珠轴的可靠性和寿命都碾压油轴。
滚珠轴承作为滚动轴承，它的阻力一定大于属于滑动轴承的套筒油轴。滚珠轴承老化后会因为滚珠和轨道磨损而造成噪音逐渐上升，但是其结构决定了它几乎不会破损，因此滚珠轴承即使轴噪巨大，大概率它仍然是可以持续工作的。
绝大多数情况下，风扇的滚珠轴承组都是两组滚珠轴承组成的。但也有单滚珠轴承+含油套筒配合的“双轴承”混合结构。
不管厂商如何吹嘘，绝大多数厂商使用油轴的首要目的都是降低成本。要将油轴做出可靠性，其成本会远高于直接使用滚珠轴承。滚珠轴承的真正劣势在于，风扇上常见384规格的滚珠轴承抗冲击能力很差，运输磕碰会造成轴噪剧烈加重。
不要相信任何所风扇轴承是谓流体动压轴承（FDB）的说辞。这个概念是成立而且符合物理学的，但是在转速如此之低的电脑风扇上基本是无法实现的。
流体动压在电脑上真正能实现的场景是机械硬盘的轴承。所谓流体动压轴承，指代的是使用流体运动时产生的径向压力来承载转子。形成流体动压，需要轴承内的流体能在封闭空间内有持续的循环逃逸路径，而且其循环运动需要能形成足够的张力才能使流体的动压作为轴承。目前绝大多数消费级电脑风扇的油轴都是使用套筒本身承载转子，转子和套筒之间填充的介质也只是用于形成弹流润滑，而且许多套筒本身既无沟槽给流体运动，和转子之间也甚至没有结构密封。
简单来说就是，电脑风扇转太慢，而且套筒很多既没槽也不密封，不可能形成动压。你信就是心诚则灵，反正我不信。
套筒油轴一旦任何以一个结构出现损坏，都很容易造成风扇的直接故障。而且通常伴生相较于滚珠轴更巨大而恼人的噪音。
为了保证油轴的可靠性，制造商通常需要将套筒做得尽可能坚固，并且使用辅助结构配合轴锁来避免转子脱垂。只要套筒硬，轴芯与套筒的滑动摩擦就不可能完全无声，因此谎称油轴无轴噪根本就是无稽之谈。
主流的油轴补强措施有三种：
- 在扇框背面对应轴承座的位置使用磁铁吸附轴芯。背装磁铁这个办法最廉价而且易生产，但是由于物理距离更长，磁铁吸附力较低，对于一些转子/扇叶非常重的大型风扇来说杯水车薪。
- 在轴承座内嵌磁铁吸附轴芯。轴承座内嵌磁铁保证了吸附力的最大化，但是磁铁和轴芯时间直接摩擦会造成额外废热，而且热量会使得一些磁铁逐渐退磁，所以磁铁和轴芯要做隔离措施来避免直接接触。通行的做法是在它们之间加垫片。这个结构有最好的稳定性，但是生产难度最高、成本和工时最高。
- 直接用磁铁使定子和转子吸附，而不吸附轴芯个做法比较取巧，由于结构较为复杂，生产难度不低而效果难以评估，目前在逐渐边缘化。
雅浚H12，揭开扇框背面贴纸即可看见典型的滚珠轴承结构
猫头鹰对元山SSO轴承的图示，其中SSO1为背装磁铁，SSO2为轴承座内嵌磁铁
所谓磁悬浮的建准Maglev结构，就是在PCB板上板载磁铁直接吸附转子的永磁体，由于力矩转嫁给PCB，因此可靠性还难以评估
早期索尼的S-FDB结构，直接在转子上使用磁铁吸附定子上的铁块，深圳德瑞斯命名碰瓷的所谓的S-FDB V2是轴承座内嵌磁铁结构，与此天差地别
日本电产开发的面向机械硬盘的FDB轴承，其套筒内刻有沟槽，且配合油封盖使得润滑液产生循环路径
6. 包装
这是目前被几乎所有人忽视的部分。即使貌似廉价，但是本质上来说风扇属于精密结构的机械产品，它仍然是易损的。所以如何通过包装在运输中避免损坏是一个大难题。
工业扇通行的做法是整箱装，使用牛皮纸板分隔。对于大部分不讲究噪音的工业扇而言，即使运输磕碰造成滚珠轴承的额外轴噪也是无所谓的。
然而对于追求静音的零售消费级风扇而言，包装应当更仔细。不在于彩盒图样如何精美，而在于减震措施是否完备。
PET壳是是较为廉价的做法，最妥善的办法还是使用珍珠棉作载体，然后再外层包裹泡沫纸。
整箱装的台达AFB1212SH
采用PET塑封壳包装的零售的伺服GT-HI
使用珍珠棉包装的雅浚H14PE
如果你能耐心地读到这里，我对你表示衷心地感谢和钦佩。
这篇文章在专业人士眼里无疑是幼稚而错漏百出的，但是我希望自己的无知斗胆，能尽可能给业界和消费者作出一点微小的贡献。
以上。
