多功能电风扇的设计分析

多功能电风扇的设计分析

胡斌

关键词：多功能；电风扇；设计分析

引言

随着“智能化”的兴起，电风扇的功能也将逐步增多并更贴近人们的生活，因此，对电风扇的开发和设计依然有很大的研究价值。根据最近一份调查报告显示：电风扇的便捷、健康、新奇、节能这四项功能指标占了调查结果的前四位，而这四项功能也决定了目前市场的主流以及今后几年内的发展方向，所以本文在市场现有的电风扇和电暖风的基础上，提出了一种新型的电风扇，将两者的功能最大限度地结合在一起，并增加散热功能，在此基础上进一步添加人性化设计。

一、电风扇的起源与定义

机械风扇起源于1830年，一个叫詹姆斯·拜伦的美国人从钟表的结构中受到启发，发明了一种可以固定在天花板上，用发条驱动的机械风扇。这种风扇转动扇叶带来的徐徐凉风使人感到凉爽，但得爬上梯子去上发条，很麻烦。

1872年，一个叫约瑟夫的法国人又研制出一种靠发条涡轮启动，用齿轮链条装置传动的机械风扇，这个风扇比拜伦发明的机械风扇精致多了，使用也方便一些。

1880年，美国人舒乐首次将叶片直接装在电动机上，再接上电源，叶片飞速转动，阵阵凉风扑面而来，这就是世界上第一台电风扇。

电风扇简称电扇，也称为风扇、扇风机，是一种利用电动机驱动扇叶旋转，来达到使空气加速流通的家用电器，主要用于清凉解暑和流通空气。广泛用于家庭、教室，办公室、商店、医院和宾馆等场所。

电扇主要由扇头、风叶、网罩和控制装置等部件组成。扇头包括电动机、前后端盖和摇头送风机构等。电风扇的主要部件是：交流电动机。其工作原理是：通电线圈在磁场中受力而转动。电能转化为机械能，同时由于线圈电阻，因此不可避免的有一部分电能要转化为热能。常见的家用电扇本质上属于轴流风机，即风的流向平行于扇叶的旋转轴。

二、电风扇的工作原理

电风扇的主要部件是：交流电动机。其工作原理是：通电线圈在磁场中受力而转动。电能转化为机械能，同时由于线圈电阻，因此不可避免的有一部分电能要转化为热能。此外，直流电机、直流无刷电机等小功率电机在小型电扇中的应用也越来越广泛。

电风扇工作时（假设房间与外界没有热传递）室内的温度不仅没有降低，反而会升高。来分析一下温度升高的原因：电风扇工作时，由于有电流通过电风扇的线圈，导线是有电阻的，会不可避免的产生热量向外放热，温度自然会升高。但人们感觉到凉爽是因为人体的体表有大量的汗液，当电风扇工作起来后，室内的空气会流动起来，所以能促进汗液的急速蒸发，结合“蒸发需要吸收大量的热量”，故人们会感觉到凉爽。

三、多功能电风扇的总体方案

为进一步满足市场要求，本着智能、实用的目的，本文将冷热风、智能照明、安全保护、散热等功能进行结合，传统电风扇智能优化问题技术方案设计如下：新型多功能电风扇，主要是由前网罩、发热扇叶、电热丝罩、扇头、连接头、底座、按键等组成，并按照图1所示顺序进行安装，其特征在于：扇头通过销轴与连接头连接在一起，连接头通过销轴与底座连接在一起，在底座上设置“散热”、“凉风”、“灯光”、“高档”、“中档”、“低档”六个按键，电热丝罩与扇头通过螺栓连接，发热扇叶通过销轴与扇头连接，并将发热扇叶放置于散热器前一段距离但仍处于电热丝罩笼罩范围内，前网罩与散热器通过螺栓连接，将发热扇叶罩在中间。当天气闷热时，按下“凉风”键，电风扇开始转动，但电热丝罩、发热扇叶不发热，可按调速按键调节风扇的转速，以达到乘凉的目的；当天气寒冷需要热量时，按下“散热”键，风扇开始缓慢转动，电热丝罩和发热扇叶同时发热，当按下调速按键时，电热丝罩和发热扇叶散发的热量增加但发热扇叶的转速始终以一定的速度转动，不再变速；当在夜间需要开或关风扇时，按下“灯光”键，出现光亮后可方便操作。本文设计的新型多功能风扇具有节能环保、经济适用等优点，可取代空调的部分功能。

四、详细的功能设计

新型多功能电风扇主要由前网罩、发热扇叶、电热丝罩、扇头、连接头、底座、按键等部分组成。

（1）发热扇叶。发热扇叶采用的是石英管发热原理，电热丝加热后，经由石英管激发远红外线发出热量。其优点在于样式轻巧，容易安装，升温较快，散热均匀，且防水防爆，维修方便等。当多功能电风扇处于发热档时，石英管电热丝产生热量，当其处于凉风档时，电热丝不通电不产生热量。

（2）前网罩。前网罩采用特殊钢制结构，并涂有耐高温烤漆，及耐高温把手。其主要是起到保护作用，防止高温扇叶飞出。

（3）电热丝罩。电热丝罩主要起到固定电热丝的作用，其材料为耐高温的材料，有利于热量的传播并能保护到电风扇的机件。

（4）扇头内部设有单相交流电动机、摇头机构和前后端盖。单相交流电动机通过转动带动发热扇叶转动，摇头机构适用于调节多功能风扇吹风角度，利于热量或凉风的传播，前后端盖起到保护作用。

（5）连接头。连接头部分要用于和底座的连接，起到支撑扇头的作用，其材料为硬质钢，以利于支撑，防止损坏原件。

（6）底座。底座部分设计，在底座内部安装控制电动机并设计相关电路，用于控制电动机的转动和电热丝的发热。制作底座部分的材料是由塑料制成，有利于隔热和防止导电。

（7）按键。按键部分设计在底座下体表面，材料为塑料，以利于隔热和防止导电。按键一共有六个，分别为“散热”、“凉风”、“灯光”、“高档”、“中档”、“低档”，分别控制着其功能。

结束语：科技的不断发展进一步改善了人们的生活品质，日益丰富的智能产品也逐渐取代传统的家用电器，但电风扇仍具有其不可替代的实用性。本文通过在原有的电风扇基础上优化其结构，为方便消费者的实际使用，添加智能照明、散热等功能并具有多档温度可进行调换，进一步扩大使用范围，而制作材料的选择同时为安全使用提供最大保障。本文设计改良了传统风扇的部分结构，相信其更完善的功能与安全措施可以吸引更多消费者。

参考文献

[1]王会明．智能电风扇控制器的研制［J］．电子与自动化，2010，5：25～274．

[2]赵艳芬．关于电风扇的几点研究［J］．现代阅读（教育版），2012，2：56