110毫米规格PC主机散热轴流风扇结构

　　先从安装边界说起，这个风扇的外框外径严格控制在109.8mm，单边预留0.1mm的安装公差，安装孔位采用行业通用的105mm孔距，兼容绝大多数机箱的风扇固定位，厚度方向做的是25mm标准厚度，不管是装在机箱前进风位、后出风位，还是塔式CPU散热器的风扇夹位，都不会和周边硬件产生空间冲突，哪怕是带高马甲的DDR4/DDR5内存，安装在靠近内存槽的位置时，也能留出至少2mm的安全间隙，不会出现摩擦内存外壳的问题。做了快十年消费电子散热结构设计，经手的轴流风扇方案没有一百也有八十，这次的110mm规格PC散热风扇，是针对紧凑型ATX机箱、ITX小钢炮主机以及桌面级工控机的风冷需求做的结构优化版本，和常规120mm风扇相比，110mm的外径刚好能适配部分机箱预留的非标准安装位，同时避开内存马甲、CPU供电散热片的干涉区域，解决很多玩家装机时遇到的风扇装不上、盖不住侧板的痛点。

　　叶轮部分的设计是整个结构的核心，这次采用的是七片后掠式扭曲叶片，叶片前缘做了小角度切角处理，能在高转速下切割气流时减少紊流产生的风噪，叶根和轮毂连接的位置做了R3的圆角过渡，一方面是减少注塑时的应力集中，避免长期高速转动出现叶根断裂的问题，另一方面能引导轮毂附近的气流顺着叶片曲面平滑流出，减少中心区域的气流死区，提升整体的风量输出效率。轮毂直径做的是38mm，刚好适配常规的4010规格直流无刷电机，电机安装位预留了0.2mm的过盈配合公差，压装后不需要额外打胶就能实现可靠固定，轮毂中心的轴孔采用2mm标准孔径，适配含油轴承或者双滚珠轴承的转轴，轴孔周边做了1mm深的限位台阶，能精准控制轴承的安装深度，避免转轴出现轴向窜动。

　　外框的结构设计也花了不少心思，进风侧的框边做了1.5mm的圆弧导角，能引导周边的气流更顺畅地进入叶轮区域，减少进风侧的风阻，出风侧做了4条均匀分布的加强筋，连接外框和电机固定座，加强筋的截面做了翼型优化，不会对出风气流产生过多的阻挡，同时能提升整个外框的结构强度，哪怕是用自攻螺丝固定的时候，也不会出现外框变形的问题。实际应用场景里，这个规格的风扇除了常规的PC机箱散热，还能适配1U/2U服务器的机箱散热位、桌面NAS设备的散热改装、小型投影仪的风冷系统，甚至部分工业控制机柜的局部散热位也能通用。设计的时候特意考虑了不同使用场景的兼容性，叶片的动平衡等级做的是G2.5级，在1800转的额定转速下，振动量控制在0.1mm/s以内，长期运行不会出现固定螺丝松动的问题，外框的四个安装角都做了减震胶钉的安装槽，用户可以搭配硅胶减震钉使用，进一步降低运行时的振动传递，减少整机的共振噪音。气流性能方面，这个叶轮结构在额定转速下能输出大概58CFM的风量，静压能达到2.3mmH2O，不管是作为机箱的进出风风扇，还是搭配冷排、散热鳍片使用，都能提供足够的风压穿透鳍片间隙，带走硬件产生的热量。和同尺寸的常规风扇相比，叶片的扭曲角度是经过多次流场仿真优化的，在相同转速下风量提升大概8%，噪音降低2dBA左右，尤其是在中低转速区间，气流的平顺性更好，不会出现明显的风切声。结构建模的时候，所有的壁厚都控制在1.2-1.5mm之间，完全符合ABS或者PC材质的注塑工艺要求，没有出现壁厚突变的位置，避免注塑时产生缩痕、气泡等缺陷，叶片的最小厚度在叶尖位置是0.8mm，叶根位置厚度是2.2mm，既保证了叶片的结构强度，又尽可能减轻了叶轮的整体重量，降低电机的启动负载，延长轴承的使用寿命。

　　很多人做风扇建模的时候容易忽略走线槽的设计，这次在电机固定座的侧边特意预留了1.5mm宽的走线槽，电机的供电线可以顺着走线槽埋到外框的侧边出线，不会被叶轮打到，也不会影响气流的正常流动，出线口的位置做了R角处理，避免长期晃动磨破线材的绝缘层。另外，外框的四个安装孔都做了沉台设计，不管是用M3的机牙螺丝还是自攻螺丝固定，螺丝头都能完全沉到沉台里面，不会凸出来影响风扇的安装平整度，哪怕是贴在冷排或者散热鳍片上安装，也能保证风扇和接触面完全贴合，不会出现漏风的问题。从结构设计的角度来说，这个110mm风扇的模型完全还原了量产产品的所有细节，不管是用来做整机装配的干涉检查，还是做散热方案的仿真模拟，都能直接调用，不需要再做额外的结构修正，各个部件的配合公差都按照量产的实际要求做了预留，叶轮和外框之间的单边间隙控制在1.2mm，既不会出现转动时擦框的问题，也不会因为间隙过大导致气流回流损失风量。