带红色导流筋的台式机CPU散热风扇结构

　　日常做PC整机散热适配的时候，这类离心式CPU风扇是风冷方案里的核心动部件，和常见的轴流机箱风扇不一样，它的出风方向是沿着叶轮径向甩出，刚好匹配塔式散热器鳍片的风道走向，能把鳍片上蓄积的CPU废热顺着鳍片间隙快速带出去，不会像轴流扇那样直吹造成气流在鳍片表面乱流折返，这也是为什么绝大多数塔式侧吹散热器都会搭配这类结构的叶轮。从结构细节上看，这款叶轮的叶片做了弧形后掠设计，叶片边缘的红色导流筋不是装饰件，是做动平衡的时候特意做的加厚配重段，同时也能在高转速下减少叶片边缘的气流剥离，降低叶尖涡流产生的高频风噪，很多人做建模的时候容易忽略这个细节，直接做等厚叶片，最后打印样件测试的时候要么动平衡差震动大，

　　要么同转速下风量比市售成品低15%以上。做这类风扇建模的时候，首先要卡准安装边界尺寸，常规台式机CPU风扇的安装孔位是适配标准120mm散热鳍片模组的，叶轮外径要控制在112mm到115mm之间，不能顶到外围的风扇边框，中心轮毂的直径要匹配内置的直流无刷电机外径，一般轮毂直径在35mm到40mm，中心的安装轴孔要和电机输出轴做H7级的间隙配合，过紧的话装配的时候会压坏电机轴承，过松的话高转速下叶轮会偏心甩动，长期运行会造成轴承偏磨。叶片的曲面建模不能只靠单条样条线扫掠，要沿着叶根到叶尖做不同的安装角渐变，叶根位置的安装角大一些，能把轮毂附近的滞止气流快速导出去，叶尖位置的安装角收小，配合外框的导流圈减少气流泄漏，

　　每片叶片的曲率要反复调整，避免相邻叶片之间的流道出现截面突变，不然气流在流道里形成局部高压区，不仅会损失风压，还会产生特定频段的啸叫。实际应用场景里，这类风扇除了用在台式机CPU塔式散热器上，改一下安装孔位和轮毂尺寸也能用到显卡风冷散热、服务器1U散热器、甚至小型工控机的主动散热模组里，不同场景下的叶片参数调整逻辑不一样，比如服务器用的版本会把叶片数量做少一点，单叶曲率做陡，追求高风压来克服密集鳍片的风阻，家用静音向的版本会增加叶片数量，把叶片前缘做圆润处理，降低相同风量下的转速，减少运行噪音。建模的时候还要考虑量产的工艺可行性，这类叶轮一般都是用PBT或者ABS材质注塑成型，叶片的拔模斜度要控制在1度到1.5度，不能有倒扣结构，

　　不然注塑脱模的时候会拉坏叶片边缘，轮毂中心的轴孔位置要做加强筋，和电机轴装配的时候不会因为应力集中开裂，叶轮背面的动平衡切槽位置要预留0.3mm的加工余量，方便量产的时候做动平衡校正，把剩余不平衡量控制在0.5g·cm以内，不然转速拉到1800转以上的时候，整个散热器都会跟着产生共振，连带主板上的内存、M.2硬盘这些部件都受震动影响，长期运行会出现接触不良的问题。很多新手做这类风扇建模的时候，容易把叶片的旋转方向搞反，后掠叶片的凹面要朝向旋转方向，这样旋转的时候才能顺着曲面把气流从轴向吸进来，再沿着径向甩出去，如果方向做反了，不仅风量风压会掉一半以上，还会把鳍片附近的热空气反向吸回CPU表面，完全起不到散热作用。另外叶轮和外框之间的间隙也要控制在1.5mm到2mm之间，间隙太小的话，叶轮高速旋转的时候如果有轻微形变，就会蹭到外框产生异响，间隙太大的话，叶尖位置的气流会从间隙处回流，降低风扇的整体效率。做结构验证的时候，还要考虑不同转速下的叶片形变，PBT材质在长期60度以上的工作环境下会有轻微的蠕变，叶片前缘如果做的太薄，长期高转速运行会出现叶片外张的情况，蹭到外框，所以叶片的厚度要从叶根的2.5mm渐变到叶尖的1.2mm，保证足够的结构强度，同时不会过多增加叶轮的整体重量，减少电机的启动负载。