超360 °摇头风扇的设计

源家龙

（江门市恒天科技有限公司 江门 529000）

引言

风扇也称送风机、扇风机，利用电动机带动风扇叶片的旋转是空气进行加速流通，达到吹风的效果，常在炎热的夏天或是空气流通速度慢的时候使用，起到清凉解暑和加快空气流通的作用。作为生活中家庭常用的家用电器，风扇广泛的适用于多种公共场所，比如办公室、医院、会议室等。家用电风扇种类很多，有吊扇、台扇、落地扇、壁扇、顶扇、换气扇、转页扇、空调扇（即冷风扇）等，各种风扇有各自的使用条件和优点。其中台扇和落地扇不用固定即可使用，搬动灵活方便[1-3]。

风扇主要由扇头、风叶、网罩和控制装置等部件构成。扇头包括电动机前后端盖和摇头机构等；摇头机构包括齿轮箱、电机、曲柄转等，其中摇头机构运作时，需要电机同时驱动风叶和齿轮箱，即扇头利用齿轮箱和曲柄实现扇头左右摆动；扇头左右摆动速度由齿轮箱原来设置决定，所以摆动速度较固定和不能调节等特点，无法满足可调摆动速需求；另外，曲柄摆动角度较小，一般180 °范围内转动，难以实现360 °旋转，也容易出现卡死现象和发生噪声，一种能够全方位摇头的风扇具有广阔的市场前景[4-6]。

1 现有风扇的缺陷

目前许多的风扇要实现超360 °摆动，但是现有的风扇在实际使用上还存在如下缺陷：

1）一般的电风扇吹风的范围不会大于120 °，吹风的范围有限，当人多时无法全部兼顾到，而且在风扇转动时，电机需要额外的力来带动底部的齿轮旋转，会加重电机的工作负荷，使电机更容易发热，加速电机的衰老。

2）不能实现真正的360 °摇头。如今市面上有关360 °摇头风扇，其大多数的摇头角度往往不足360 °，此因素一般与风扇的摇头结构和装配尺寸精度有关。这是因为，第一，常规摇头结构中，齿轮与齿牙咬合的位置会存在挡板，用于摇头角度的矫正，而挡板厚度会影响摇头的角度，所以在摇头时，不能够实现完整的360 °摇头。第二，摇头结构零部件有尺寸公差，且装配后会有装配公差，再加上电机旋转角度存在误差等等，众多公差累计叠加，会导致实际风扇在360 °摇头时，产生摇头角度误差。

3）现有技术中已有的360 °摇头的电风扇，为避免电风扇在360 °摇头时电源线的缠绕，多采用电刷的形式给电机供电，结构都比较复杂，容易出现故障。

为实现风扇更大的摇头角度，使得空气流动的速度加快，带动整个空间内的空气进行流动，形成一个空气循环，改善循环效果，本文设计了一种超360 °摇头风扇。

2 超360 °摇头风扇

2.1 超360 °摇头风扇设计

本文设计的超360 °摇头风扇，其主要结构包括摇头组件、下线路板支架、下线路板、下接触弹簧、下接触片、铜环支架、导电铜环、上线路板支架、上线路板和上连接弹片组件、底座底盘等构成，其详细结构如图1～4所示。超360 °摇头风扇的详细结构特征设计如下：

图1 铜环组件结构图

图2 上线路支架结构示意图

图3 下线路支架结构示意图

图4 驱动组件整体结构示意图

1）摇头组件外壳内部设置有用于实现风扇360 °摇头的无限摇头组件，下线路板固定安装于下线路板支架内壁，若干下接触弹簧固定安装于下线路板顶端，若干下接触片固定安装于下线路板顶端，下接触片与下接触弹簧位置相对应，铜环支架固定安装于下线路板支架顶端。

2）导电铜环由若干同心的圆环组成，导电铜环外圈的圆环底端延伸有若干方形的接触块导电铜环固定安装于铜环支架内壁底端，上线路板支架转动安装于铜环支架内壁顶端，上线路板固定安装于上线路板支架内壁底端，若干上连接弹片固定安装于上线路板底端。

3）上线路板支架内壁底端的安装柱顶端固定安装有第一同步电机。第一同步电机底端安装有第一电机齿轮，铜环支架内壁顶端开设有若干齿牙，第一电机齿轮与铜环支架内壁的齿牙相啮合。

上线路板支架底端固定连接有若干支撑框，上连接弹片贯穿上线路板支架，且上连接弹片安装于支撑框内壁，上连接弹片底端与导电铜环外圈圆环内壁相接触。

4）底座底盘内壁底端固定安装有电源线路板、配重块和控制线路板。底座底盘外壁开设有收纳槽，收纳槽槽壁滑动安装有控制器收纳盒，底座底盘外壁固定安装有红外线接受罩，红外线接受罩与控制线路板相对应，底座底盘外壁固定安装有电源线，电源线与电源线路板相连接。

5）底座五金管内壁设置有底座连接组件，底座连接组件包括底座连接塑胶件、活动卡扣、按键、凸接线端子和凹接线端子。凹接线端子固定安装于底座连接塑胶件内壁顶端，凹接线端子固定安装于凹接线端子底端，活动卡扣安装于底座连接塑胶件内壁底端，按键安装于底座连接塑胶件外壁底端，底座连接塑胶件固定安装于底座五金管内壁顶端。

2.2 超360 °摇头风扇的工作原理

超360 °摇头空气循环扇工作的时候，下线路板支架支撑下线路板，下接触弹簧和下接触片焊接在下线路板上，下线路板通过电线与电源线路板连接，下线路板通电，通过下接触片连通导电铜环，导电铜环通电，上连接弹片连接导电铜环，通过设置上连接弹片使上线路板通电，上线路板通过电线与同步电机连接，同步电机通电带动电机齿轮转动，电机齿轮与铜环支架内壁的齿牙相啮合，铜环支架周围存在360 °齿牙，旋转时无挡板和无接线绕线风险，最终实现360 °无限摆动。

另外，同步电机通过电线与上线路板连接，上线路板对同步电机进行供电，同步电机启动带动电机齿轮转动，电机齿轮带动传动齿轮转动，传动齿轮带动齿轮转动，齿轮带动转动轴转动，转动轴带动转动机壳转动，从而带动风扇头部上下角度的调节，通过同步电机调节风扇头部上下角度，比手动调节更加方便。

3 超360 °摇头风扇的功能

1）避免在360 °摇头中出现线路板接线绕线和断裂

摇头结构中的铜环支架侧壁有周圈的侧壁齿牙，能够与同步电机的齿轮咬合，当同步电机单方向旋转时，铜环支架上的齿牙能够带动风扇实现摇头动作。而摇头结构能够实现360 °无限摆动的根本原因，在于其线路板的连接方式，常规的线路板之间采用元器件接线连接，通过接线传输电信号，实现不同线路板之间的通电和连通，而本结构的连接方式摒除了元器件接线的连接方式，采用接触通电的方式，所以在旋转时摇头结构中由于不存在接线，避免了线路板接线绕线和断裂的风险。

2）能够实现真正意义上得360 °摇头

由于线路板直接采用接触通电，没有线路板接线，且铜环支架不存在挡板，可以做到无限摆动，并且弥补了由于摇头结构部件的累计公差所导致的摇头角度误差，在结构上真正做到了360 °摇头，不会由于受到挡板而产生反转。

4 结语

本文设计的超360 °摇头风扇的结构简单，功能强大，通过第一电机齿轮转动，第一电机齿轮与铜环支架内壁的齿牙相啮合，第一电机齿轮带动上线路板支架在铜环支架上转动，由于上下线路板直接采用接触通电，可以超360 °摇头摆动，并且弥补了由于摇头结构部件的累计公差所导致的摇头角度误差，同时避免了线路板接线绕线和断裂的风险。