源家龍

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引言

風(fēng)扇也稱送風(fēng)機(jī)、扇風(fēng)機(jī)，利用電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)風(fēng)扇葉片的旋轉(zhuǎn)是空氣進(jìn)行加速流通，達(dá)到吹風(fēng)的效果，常在炎熱的夏天或是空氣流通速度慢的時(shí)候使用，起到清涼解暑和加快空氣流通的作用。作為生活中家庭常用的家用電器，風(fēng)扇廣泛的適用于多種公共場所，比如辦公室、醫(yī)院、會(huì)議室等。家用電風(fēng)扇種類很多，有吊扇、臺(tái)扇、落地扇、壁扇、頂扇、換氣扇、轉(zhuǎn)頁扇、空調(diào)扇（即冷風(fēng)扇）等，各種風(fēng)扇有各自的使用條件和優(yōu)點(diǎn)。其中臺(tái)扇和落地扇不用固定即可使用，搬動(dòng)靈活方便[1-3]。

風(fēng)扇主要由扇頭、風(fēng)葉、網(wǎng)罩和控制裝置等部件構(gòu)成。扇頭包括電動(dòng)機(jī)前后端蓋和搖頭機(jī)構(gòu)等；搖頭機(jī)構(gòu)包括齒輪箱、電機(jī)、曲柄轉(zhuǎn)等，其中搖頭機(jī)構(gòu)運(yùn)作時(shí)，需要電機(jī)同時(shí)驅(qū)動(dòng)風(fēng)葉和齒輪箱，即扇頭利用齒輪箱和曲柄實(shí)現(xiàn)扇頭左右擺動(dòng)；扇頭左右擺動(dòng)速度由齒輪箱原來設(shè)置決定，所以擺動(dòng)速度較固定和不能調(diào)節(jié)等特點(diǎn)，無法滿足可調(diào)擺動(dòng)速需求；另外，曲柄擺動(dòng)角度較小，一般180 °范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，難以實(shí)現(xiàn)360 °旋轉(zhuǎn)，也容易出現(xiàn)卡死現(xiàn)象和發(fā)生噪聲，一種能夠全方位搖頭的風(fēng)扇具有廣闊的市場前景[4-6]。

1 現(xiàn)有風(fēng)扇的缺陷

目前許多的風(fēng)扇要實(shí)現(xiàn)超360 °擺動(dòng)，但是現(xiàn)有的風(fēng)扇在實(shí)際使用上還存在如下缺陷：

1）一般的電風(fēng)扇吹風(fēng)的范圍不會(huì)大于120 °，吹風(fēng)的范圍有限，當(dāng)人多時(shí)無法全部兼顧到，而且在風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電機(jī)需要額外的力來帶動(dòng)底部的齒輪旋轉(zhuǎn)，會(huì)加重電機(jī)的工作負(fù)荷，使電機(jī)更容易發(fā)熱，加速電機(jī)的衰老。

2）不能實(shí)現(xiàn)真正的360 °搖頭。如今市面上有關(guān)360 °搖頭風(fēng)扇，其大多數(shù)的搖頭角度往往不足360 °，此因素一般與風(fēng)扇的搖頭結(jié)構(gòu)和裝配尺寸精度有關(guān)。這是因?yàn)?，第一，常?guī)搖頭結(jié)構(gòu)中，齒輪與齒牙咬合的位置會(huì)存在擋板，用于搖頭角度的矯正，而擋板厚度會(huì)影響搖頭的角度，所以在搖頭時(shí)，不能夠?qū)崿F(xiàn)完整的360 °搖頭。第二，搖頭結(jié)構(gòu)零部件有尺寸公差，且裝配后會(huì)有裝配公差，再加上電機(jī)旋轉(zhuǎn)角度存在誤差等等，眾多公差累計(jì)疊加，會(huì)導(dǎo)致實(shí)際風(fēng)扇在360 °搖頭時(shí)，產(chǎn)生搖頭角度誤差。

3）現(xiàn)有技術(shù)中已有的360 °搖頭的電風(fēng)扇，為避免電風(fēng)扇在360 °搖頭時(shí)電源線的纏繞，多采用電刷的形式給電機(jī)供電，結(jié)構(gòu)都比較復(fù)雜，容易出現(xiàn)故障。

為實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇更大的搖頭角度，使得空氣流動(dòng)的速度加快，帶動(dòng)整個(gè)空間內(nèi)的空氣進(jìn)行流動(dòng)，形成一個(gè)空氣循環(huán)，改善循環(huán)效果，本文設(shè)計(jì)了一種超360 °搖頭風(fēng)扇。

2 超360 °搖頭風(fēng)扇

2.1 超360 °搖頭風(fēng)扇設(shè)計(jì)

本文設(shè)計(jì)的超360 °搖頭風(fēng)扇，其主要結(jié)構(gòu)包括搖頭組件、下線路板支架、下線路板、下接觸彈簧、下接觸片、銅環(huán)支架、導(dǎo)電銅環(huán)、上線路板支架、上線路板和上連接彈片組件、底座底盤等構(gòu)成，其詳細(xì)結(jié)構(gòu)如圖1～4所示。超360 °搖頭風(fēng)扇的詳細(xì)結(jié)構(gòu)特征設(shè)計(jì)如下：

圖1 銅環(huán)組件結(jié)構(gòu)圖

圖2 上線路支架結(jié)構(gòu)示意圖

圖3 下線路支架結(jié)構(gòu)示意圖

圖4 驅(qū)動(dòng)組件整體結(jié)構(gòu)示意圖

1）搖頭組件外殼內(nèi)部設(shè)置有用于實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇360 °搖頭的無限搖頭組件，下線路板固定安裝于下線路板支架內(nèi)壁，若干下接觸彈簧固定安裝于下線路板頂端，若干下接觸片固定安裝于下線路板頂端，下接觸片與下接觸彈簧位置相對(duì)應(yīng)，銅環(huán)支架固定安裝于下線路板支架頂端。

2）導(dǎo)電銅環(huán)由若干同心的圓環(huán)組成，導(dǎo)電銅環(huán)外圈的圓環(huán)底端延伸有若干方形的接觸塊導(dǎo)電銅環(huán)固定安裝于銅環(huán)支架內(nèi)壁底端，上線路板支架轉(zhuǎn)動(dòng)安裝于銅環(huán)支架內(nèi)壁頂端，上線路板固定安裝于上線路板支架內(nèi)壁底端，若干上連接彈片固定安裝于上線路板底端。

3）上線路板支架內(nèi)壁底端的安裝柱頂端固定安裝有第一同步電機(jī)。第一同步電機(jī)底端安裝有第一電機(jī)齒輪，銅環(huán)支架內(nèi)壁頂端開設(shè)有若干齒牙，第一電機(jī)齒輪與銅環(huán)支架內(nèi)壁的齒牙相嚙合。

上線路板支架底端固定連接有若干支撐框，上連接彈片貫穿上線路板支架，且上連接彈片安裝于支撐框內(nèi)壁，上連接彈片底端與導(dǎo)電銅環(huán)外圈圓環(huán)內(nèi)壁相接觸。

4）底座底盤內(nèi)壁底端固定安裝有電源線路板、配重塊和控制線路板。底座底盤外壁開設(shè)有收納槽，收納槽槽壁滑動(dòng)安裝有控制器收納盒，底座底盤外壁固定安裝有紅外線接受罩，紅外線接受罩與控制線路板相對(duì)應(yīng)，底座底盤外壁固定安裝有電源線，電源線與電源線路板相連接。

5）底座五金管內(nèi)壁設(shè)置有底座連接組件，底座連接組件包括底座連接塑膠件、活動(dòng)卡扣、按鍵、凸接線端子和凹接線端子。凹接線端子固定安裝于底座連接塑膠件內(nèi)壁頂端，凹接線端子固定安裝于凹接線端子底端，活動(dòng)卡扣安裝于底座連接塑膠件內(nèi)壁底端，按鍵安裝于底座連接塑膠件外壁底端，底座連接塑膠件固定安裝于底座五金管內(nèi)壁頂端。

2.2 超360 °搖頭風(fēng)扇的工作原理

超360 °搖頭空氣循環(huán)扇工作的時(shí)候，下線路板支架支撐下線路板，下接觸彈簧和下接觸片焊接在下線路板上，下線路板通過電線與電源線路板連接，下線路板通電，通過下接觸片連通導(dǎo)電銅環(huán)，導(dǎo)電銅環(huán)通電，上連接彈片連接導(dǎo)電銅環(huán)，通過設(shè)置上連接彈片使上線路板通電，上線路板通過電線與同步電機(jī)連接，同步電機(jī)通電帶動(dòng)電機(jī)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)齒輪與銅環(huán)支架內(nèi)壁的齒牙相嚙合，銅環(huán)支架周圍存在360 °齒牙，旋轉(zhuǎn)時(shí)無擋板和無接線繞線風(fēng)險(xiǎn)，最終實(shí)現(xiàn)360 °無限擺動(dòng)。

另外，同步電機(jī)通過電線與上線路板連接，上線路板對(duì)同步電機(jī)進(jìn)行供電，同步電機(jī)啟動(dòng)帶動(dòng)電機(jī)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)齒輪帶動(dòng)傳動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，傳動(dòng)齒輪帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)軸帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)殼轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)風(fēng)扇頭部上下角度的調(diào)節(jié)，通過同步電機(jī)調(diào)節(jié)風(fēng)扇頭部上下角度，比手動(dòng)調(diào)節(jié)更加方便。

3 超360 °搖頭風(fēng)扇的功能

1）避免在360 °搖頭中出現(xiàn)線路板接線繞線和斷裂

搖頭結(jié)構(gòu)中的銅環(huán)支架側(cè)壁有周圈的側(cè)壁齒牙，能夠與同步電機(jī)的齒輪咬合，當(dāng)同步電機(jī)單方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，銅環(huán)支架上的齒牙能夠帶動(dòng)風(fēng)扇實(shí)現(xiàn)搖頭動(dòng)作。而搖頭結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)360 °無限擺動(dòng)的根本原因，在于其線路板的連接方式，常規(guī)的線路板之間采用元器件接線連接，通過接線傳輸電信號(hào)，實(shí)現(xiàn)不同線路板之間的通電和連通，而本結(jié)構(gòu)的連接方式摒除了元器件接線的連接方式，采用接觸通電的方式，所以在旋轉(zhuǎn)時(shí)搖頭結(jié)構(gòu)中由于不存在接線，避免了線路板接線繞線和斷裂的風(fēng)險(xiǎn)。

2）能夠?qū)崿F(xiàn)真正意義上得360 °搖頭

由于線路板直接采用接觸通電，沒有線路板接線，且銅環(huán)支架不存在擋板，可以做到無限擺動(dòng)，并且彌補(bǔ)了由于搖頭結(jié)構(gòu)部件的累計(jì)公差所導(dǎo)致的搖頭角度誤差，在結(jié)構(gòu)上真正做到了360 °搖頭，不會(huì)由于受到擋板而產(chǎn)生反轉(zhuǎn)。

4 結(jié)語

本文設(shè)計(jì)的超360 °搖頭風(fēng)扇的結(jié)構(gòu)簡單，功能強(qiáng)大，通過第一電機(jī)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，第一電機(jī)齒輪與銅環(huán)支架內(nèi)壁的齒牙相嚙合，第一電機(jī)齒輪帶動(dòng)上線路板支架在銅環(huán)支架上轉(zhuǎn)動(dòng)，由于上下線路板直接采用接觸通電，可以超360 °搖頭擺動(dòng)，并且彌補(bǔ)了由于搖頭結(jié)構(gòu)部件的累計(jì)公差所導(dǎo)致的搖頭角度誤差，同時(shí)避免了線路板接線繞線和斷裂的風(fēng)險(xiǎn)。