计算机设备用轴流散热风扇结构设计

　　外框的材质选用透明硬质工程塑料，一方面可以直观观察内部扇叶的运转状态，日常运维时不用拆解就能判断扇叶是否有积灰、卡滞或者形变，另一方面透明材质的抗冲击性和耐温性完全满足电子设备内部的长期工作环境，不会因为长期靠近发热元件出现老化脆裂。扇叶部分采用七叶后掠式设计，和常规的五叶结构相比，七叶布局在相同转速下可以输出更平缓的连续气流，减少叶片切割空气产生的脉动噪音，后掠的叶型角度是经过风路迭代调整的，在保证风压足够穿透机箱内部散热鳍片间隙的前提下，尽可能降低运转时的气流紊流，避免因为风路乱流产生额外的风噪。在桌面计算机、工业控制机柜、服务器机架这类对内部热交换有硬性要求的设备里，轴流散热风扇是最基础也最核心的风冷执行部件，它的安装适配性、风路效率直接决定了整套设备的长期运行稳定性。这次设计的方形安装边轴流风扇，首先考虑的是行业内通用的安装兼容性，外框采用标准方形法兰结构，四个角预留沉头安装孔位，孔位间距匹配市面上绝大多数ITX、ATX机箱以及工控机柜的预留安装位，不需要额外做转接支架就能直接固定，安装时沉头孔可以让螺丝头完全没入框体表面，不会突出干涉周边的板卡或者走线。

　　扇叶中心的轮毂部分做了加厚处理，内部预留了标准直流无刷电机的安装腔体，腔体的同轴度公差控制在0.02mm以内，保证电机装配后转子运转的动平衡精度，减少高速转动时的径向跳动，延长轴承的使用寿命。外框的进风侧和出风侧都做了圆弧导角处理，进风侧的导角可以引导周边空气更顺畅地进入扇叶做功区域，减少进风端的风阻损失，出风侧的导角则可以让吹出的气流更集中，避免气流在框体边缘形成涡流分散风压。在安装边界的设计上，框体的整体厚度控制在标准25mm规格，适配常规机箱的风扇安装位厚度要求，四个安装孔的周边做了局部加厚凸台，螺丝锁紧时的压力会分散到凸台结构上，不会因为锁紧力过大导致透明框体出现开裂。

　　扇叶和外框内壁的间隙控制在1.5mm，这个间隙既可以避免扇叶高速运转时因为轻微形变蹭到框体内壁，又不会因为间隙过大导致风压从侧边泄漏，损失送风效率。实际应用场景中，这类风扇既可以安装在机箱的进风位，把外部冷空气抽入机箱内部，也可以安装在出风位把内部积攒的热空气抽出，还可以直接固定在CPU散热塔、显卡散热片的对应位置做定向风冷，适配不同的机箱风道布局。设计过程中特意做了扇叶的动平衡配重结构，每个扇叶的根部预留了微小的配重调整位，量产装配时可以根据动平衡测试的结果在对应位置做微量去重，保证风扇在1800转的额定转速下运转平稳，不会出现明显的振动传递到机箱壳体上产生共振噪音。

　　外框的边角处做了微小的圆弧过渡，没有尖锐的直角毛刺，装配作业时不会划伤操作人员的手，也不会刮伤机箱内部的线材绝缘层。和同规格的金属框风扇相比，这款塑料框体的重量更轻，安装时对机箱安装位的承重要求更低，也不会因为长期使用出现氧化锈蚀的问题，适合在普通办公环境、工业常温控制柜环境下长期使用。扇叶的材质选用添加了抗UV成分的黑色工程塑料，长期受机箱内部的发热元件烘烤也不会出现发黄变脆的问题，叶片的表面做了光滑处理，不容易积攒灰尘，日常清理时用毛刷简单清扫就能去除表面浮尘，不需要拆解风扇就能完成日常维护。在风路匹配上，这款风扇的输出风压可以满足常规台式机单CPU加独立显卡的散热需求，在封闭机柜内使用时，多台同规格风扇组成的串并联风道可以实现机柜内部的空气循环，把内部变频器、主板、电源模块产生的热量及时带出柜外，避免局部积热导致电子元件降频或者寿命缩短。