CN102536862B - 一种摆线桨风扇 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种摆线桨风扇，包括风扇底座，驱动电机和吹风机构；驱动电机固定在风扇底座内，驱动电机的功率输出轴与吹风机构中的风扇转轴连接，带动风扇转轴旋转；所述吹风机构包括扇叶，风扇转轴、上端板、下端板和偏心圆环定位机构；偏心圆环定位机构包括控制拉杆、偏心转动圆环、偏心空心圆柱定位台；本发明提供的摆线桨风扇不需要摇头，通过舵机改变偏心转动圆环的偏心方位角，就可以改变摆线桨的吹风方向，解决了常规风扇不能实现全方位吹风的缺陷；对偏心转动圆环偏心距进行调整，可以改变扇叶攻角，实现风扇风速的连续可调，克服现有风扇只设有固定档位的不足，从而能够满足不同人群在不同环境下的需要。

Description

一种摆线桨风扇

技术领域

本发明涉及日用电器技术领域，具体为一种摆线桨风扇。

背景技术

目前市场上销售的电扇大多是摇头电扇，摇头电扇摇头角度有限，吹风范围不大，不能向电扇侧面和背面吹风，并且摇头速度较慢。

由张绍喜申请的中国专利CN 2463571Y公开了一种360°环形送风电扇。该发明的扇叶形状是以旋转体为基座，扇叶在旋转体的旋转表面呈送风螺旋体，扇叶在旋转体的上下两端部呈吸风螺旋体，扇叶中部设有作为加强筋的隔板；旋转轴即为扇叶转轴。该发明的目的是提供一种360°环形送风电扇，但是，由于其扇叶根部固定在旋转体上，扇叶仅能随着旋转轴转动，不能变距，从气动原理上而言该发明提出的风扇只能产生某一个固定方向的风；另外，由于其扇叶呈螺旋体排列，并在扇叶中部设置加强筋，这使得该发明结构复杂，加工难度很大，增加了成本，降低了其实用性和商业化潜力。

由汤秋原申请的中国专利CN 86108762A公开了一种环形电扇。该发明中，环形电扇的特点是风叶在转轴周围作环形等距侧式排列，风叶的纵向或横向与轴向平行或基本平行。风叶大体呈举行或梯形、三角形，通过连杆固定在转轴上。该发明的目的是电扇运转时，风叶同时向四周吹风。其优点是结构简单，但由于该发明中风叶也是固定在转轴上随转轴转动，不能变距，因此电扇产生的风向也只能是某一固定方向。这使得该发明的实用性大大降低。

由林纯智申请的中国专利CN2423429Y公开了一种具有360°旋转机构的电扇，包括由底盘、支撑座、可相互盖合的网状的上外罩和下外罩、及上下外罩中的旋转机构组。该旋转机构组包括有支承本体、马达支承座、风扇马达、扇叶、马达上盖壳及旋转轴组，以风扇马达驱动旋转轴带动马达支承座，使三个风扇马达呈360°旋转，且支承本体顶缘还嵌置有滚珠轴承，其与马达支承座间呈平滑稳定的转动，使扇叶可全方位挠动室内空气气流。该发明的优点是扩大了风扇的吹风范围，缺点是由于采用了多个风扇，不仅使得其成本增加，降低了该发明的商业应用性，而且传动机构复杂，降低了该发明的可靠性，多个风扇之间风的干扰也会带来极大的噪音，影响使用的舒适性。

由黄振隆申请的中国专利CN 1401912A公开了一种可360°转动的电扇。该发明中，电扇的立地杆上设有一控制装置，控制装置包含有左、右壳体，左、右壳体上固定一L型钢板，马达及减速机固设在上述L型钢板上，减速机芯轴与离合器固定轴相联，离合器固定轴上设有钢珠及弹簧，所述离合器固定轴外套设一轴套，于轴套外套设一铜套，并利用一螺栓顶抵于电扇立地杆凹入槽中。在上述马达的带动下，该发明所述控制装置可带动电扇做0°至360°的转动，从而实现全方位的吹风，但由于风扇要做360°范围内的连续摆头，可能会对室内环境产生干扰，影响人的情绪。

由余义伦申请的中国专利CN 2353945Y公开了一种全方位自然风电扇。该发明中，扇叶外装有自然风罩，扇叶旋转产生风量的一部分与一些导向片接触而推动自然风罩转动，而大部分风通过另一些导向片间的大小间隙同时向电扇四周即360°空间吹去大小不一样的风量，控制调风阀，改变自然风罩转速，可以使电扇周围同时得到循环的自然风的周期变化。该发明的目的是同时降低电扇周围空间的气温，满足不同气候、不同空间范围下人们身体承受风量的需求。但是，由于该发明中需要控制调风阀和改变自然风罩的转速才能得到周期变化的自然风，因此控制上比较复杂，使用上不够方便，降低了其实用性和可推广性。

总之，目前围绕风扇提出的方案大多是为了实现全方位吹风，但有些方案实现难度很高，实用性不强；有些方案机构很复杂，很难操作，不易推广；有些方案由于摆头动作大，可能会给周围环境带来干扰，影响人的情绪。因此，有必要发明一种能够克服以上不足的风扇。

发明内容

要解决的技术问题

为克服现有技术中存在风扇摇头角度不够、不能实现全方位吹风，以及机构复杂、实现难度大等不足，本发明提出了一种摆线桨风扇，以摆线桨作为吹风机构。

技术方案

本发明的技术方案为：

所述一种摆线桨风扇，其特征在于：包括风扇底座，驱动电机和吹风机构；驱动电机固定在风扇底座内，驱动电机的功率输出轴与吹风机构中的风扇转轴连接，带动风扇转轴旋转；

所述吹风机构包括扇叶，风扇转轴、上端板、下端板和偏心圆环定位机构；上端板和下端板均为圆形板结构，并与风扇转轴同轴固定连接，上端板和下端板随风扇转轴一并转动；多个扇叶布置在上端板与下端板之间，每个扇叶的上下两端分别与上端板和下端板转动配合，并且每个扇叶的转动轴线平行于风扇转轴的中心轴线，所有扇叶的转动轴线沿圆周方向均匀分布；每个扇叶的下端还伸出有连杆，连杆轴线平行于扇叶的转动轴线，且与扇叶的转动轴线不重合，连杆穿过下端板并通过球头与偏心圆环定位机构中控制拉杆的一端采用球头铰链配合；在下端板上开有供连杆运动的圆弧槽，使得连杆运动过程中不与下端板发生干涉；

偏心圆环定位机构包括控制拉杆、偏心转动圆环、偏心空心圆柱定位台；偏心转动圆环一侧面上沿圆周方向均匀分布有若干球头，偏心转动圆环上的球头个数与扇叶个数相同，偏心转动圆环另一侧面与偏心空心圆柱定位台一端面通过轴承配合，且偏心转动圆环与偏心空心圆柱定位台同轴，偏心空心圆柱定位台与外部舵机连接；控制拉杆个数与扇叶个数相同，控制拉杆另一端与偏心转动圆环上的球头采用球头铰链配合，且至少一根控制拉杆与偏心转动圆环卡接固定；偏心转动圆环和偏心空心圆柱定位台套在风扇转轴上。

所述的一种摆线桨风扇，其特征在于：偏心转动圆环中心轴线与风扇转轴中心轴线的距离为扇叶转动轴线与同一扇叶连杆轴线的距离的0～0.707倍。

所述的一种摆线桨风扇，其特征在于：扇叶两端分别与上端板和下端板通过夹套连接，上端板和下端板的扇叶安装位置固定有轴承，夹套臂与扇叶固定连接，夹套端部有轴突，轴突分别嵌套在上端板和下端板的轴承内。

所述的一种摆线桨风扇，其特征在于：在吹风机构外还套有扇罩，起到防护作用。

有益效果

本发明提供的摆线桨风扇不需要摇头，只要通过舵机改变偏心转动圆环的偏心方位角，就可以改变摆线桨的吹风方向，解决了常规风扇不能实现全方位吹风的缺陷，而且不需要风扇摇头，避免了常规风扇摇头对人造成的干扰；对偏心转动圆环偏心距进行调整，则可以改变扇叶攻角，从而实现风扇风速的连续可调，克服现有风扇只设有固定档位的不足，从而能够满足不同人群在不同环境下的需要；此外，由于摆线桨效率很高，本发明在相同能耗情况下，能够比常规风扇产生更高的风速。

附图说明

图1：本发明的结构示意图；

图2：本发明吹风机构示意图；

图3：本发明吹风机构底部示意图；

图4：本发明中下端板处部件结构示意图；

图5：本发明中上端板处部件结构示意图；

图6：扇叶结构示意图；

图7：控制拉杆结构示意图；

图8：偏心转动圆环示意图；

图9：偏心圆环定位机构剖视图；

图10：风扇底座剖视图；

图11：偏心转动圆环圆心偏转到风扇转轴正后方向的示意图；

图12：偏心转动圆环圆心偏转到风扇转轴正右方向的示意图；

图13：偏心转动圆环圆心偏转到风扇转轴正前方向的示意图；

图14：偏心转动圆环圆心偏转到风扇转轴正左方向的示意图

其中：1.扇叶；2.上端板；3.下端板；4.偏心空心圆柱定位台；5.控制拉杆；6.上夹套；7.下夹套；8.风扇转轴套筒；9.风扇底座；10.套筒连接件；11.提手；12.风扇转轴；13.端板转轴；14.连杆；15.连杆球头；16.夹套凸台；17.扇叶转轴轴突；19.扇叶转轴轴承；20.圆弧槽；21.风扇转轴圆形台阶；22.偏心转动圆环；23.球形铰球头；24.控制拉杆限位槽；25.尼龙轴承；27.挡圈；28.挡圈螺钉；29.控制拉杆杆件；30.控制拉杆球形铰链；31.下风扇罩；32.上风扇罩；33.驱动电机；34.电机安装壁板。

具体实施方式

下面结合具体实施例描述本发明：

本实施例是一种以摆线桨作为吹风装置的摆线桨风扇，包括风扇底座9，驱动电机33和吹风机构。在吹风机构外侧固定有风扇罩，以起到安全作用。风扇罩分为上风扇罩32和下风扇罩31，上风扇罩32和下风扇罩31均由铝合金材料制造，上风扇罩32顶端中部有一提手11，方便移动风扇，上风扇罩32和下风扇罩31通过卡口连接。

参照附图1和附图10，驱动电机固定安装在风扇底座内，并通过电机安装壁板34封装，驱动电机的功率输出轴穿过电机安装壁板后与吹风机构中的风扇转轴12固定连接，从而驱动风扇转轴12转动；在风扇转轴外套有风扇转轴套筒8，风扇转轴套筒两端分别通过套筒连接件10与电机安装壁板和下风扇罩31固定连接，起到保护风扇转轴和支撑风扇罩的作用。

参照附图2和附图3，吹风机构包括扇叶1，风扇转轴12、上端板2、下端板3和偏心圆环定位机构。风扇转轴12采用铝合金材料制造，内径为30mm，外径为36mm，在风扇转轴距其上端面5mm和210mm处各有一个风扇转轴圆形台阶21，用于风扇转轴与上端板2和下端板3上的端板转轴13固定连接。上端板和下端板采用尼龙材料制造，直径为300mm，厚度为5mm，在上端板和下端板的中心固定有端板转轴，风扇转轴插入端板转轴，并与端板转轴固定连接，从而实现风扇转轴与上端板和下端板的同轴固定连接，并且上端板和下端板可以随风扇转轴同步转动。

参照附图4和附图5，在上端板和下端板之间布置有多个扇叶，本实施例中布置有四个扇叶。扇叶为矩形平板叶面，采用铝合金材料制造，扇叶长200mm，宽50mm，厚1mm。扇叶两端通过上夹套6和下夹套7与上端板和下端板连接。参照附图6，上夹套和下夹套采用铝合金材料制造，主体带有U型夹槽，用于与扇叶固定，在上夹套和下夹套的端部有夹套凸台16，夹套凸台上安装有扇叶转轴轴突17，扇叶转轴轴突与上端板和下端板扇叶安装位置处的扇叶转轴轴承19配合，从而实现扇叶在上端板与下端板之间的定位，以及实现了扇叶绕扇叶转轴轴突的转动，扇叶的转动轴线平行于风扇转轴的中心轴线，四个扇叶的转动轴线沿圆周方向均匀分布。在每个扇叶的下端还伸出有连杆14，连杆轴线平行于扇叶的转动轴线，且与扇叶的转动轴线不重合，连杆穿过下端板并在其端部固定有连杆球头15，连杆球头的作用是与偏心圆环定位机构中控制拉杆5一端的控制拉杆球形铰链配合。在下端板上还开有供连杆运动的圆弧槽20，使得连杆在运动过程中不与下端板发生干涉。

参照附图2，偏心圆环定位机构包括四根控制拉杆5、偏心转动圆环22、偏心空心圆柱定位台4。参照附图7，控制拉杆为铝合金杆件，由控制拉杆杆件29和控制拉杆球形铰链30组成。控制拉杆杆件29两端与控制拉杆球形铰链30同轴螺纹连接配合，控制拉杆球形铰链30用于与球头采用球头铰链配合。

参照附图8和附图9，偏心转动圆环一侧面上沿圆周方向均匀分布固定有四个球形铰球头23，用于与控制拉杆5另一端的控制拉杆球形铰链配合。在其中一个球形铰球头的外缘处有凸出的控制拉杆限位槽24，用于卡住其中一根控制拉杆杆件，使偏心转动圆环随扇叶一起转动。

参照附图9，偏心转动圆环另一侧面与偏心空心圆柱定位台4一端面通过尼龙轴承25配合，并通过挡圈27将尼龙轴承限位。偏心转动圆环与偏心空心圆柱定位台同轴，偏心转动圆环相对与偏心空心圆柱定位台可自由转动。偏心转动圆环和偏心空心圆柱定位台套在风扇转轴上。偏心空心圆柱定位台与外部舵机连接，外部舵机用于调整偏心空心圆柱定位台的轴线位置，而扇叶在随上下端板转动时也通过控制拉杆带动偏心转动圆环转动。

所述偏心圆环定位机构中的偏心指的是偏心转动圆环的中心轴线与风扇转轴的中心轴线平行但不重合，存在偏心距。在外部伺服舵机的作用下，偏心空心圆柱定位台带动偏心转动圆环改变位置，从而产生偏心距，偏心距不为0时，扇叶在控制拉杆的控制下将做周期性俯仰摆动，从而向周围吹风；当偏心转动圆环的偏心距改变时，风扇吹风的风速大小就会随之改变，当偏心转动圆环的方位角发生改变时，风扇吹风的风向随之改变，通过外部舵机连续控制偏心转动圆环的偏心方向角，就可以实现全方位吹风。多次试验表明，为了取得好的吹风效果，要求偏心转动圆环中心轴线与风扇转轴中心轴线的距离为扇叶转动轴线与同一扇叶连杆轴线的距离的0～0.707倍，使得扇叶攻角变化范围为0°～45°。

通过对摆线桨吹风装置的旋转尾迹进行粒子成像实验，得到结果是若通过伺服舵机控制偏心转动圆环22至某一偏心方位角时，风扇就可以实现对这一方向定向吹风：如图11所示，当偏心转动圆环22圆心偏转到风扇转轴12正后方向时，风扇向后吹风；如图12所示，当偏心转动圆环22圆心偏转到风扇转轴12正右方向时，风扇向右吹风；如图13所示，当偏心转动圆环22圆心偏转到风扇转轴12正前方向时，风扇向前吹风；如图14所示，偏心转动圆环22偏转到风扇转轴12正左方向时，风扇向左吹风。并且从上述分析可以看出，若需要风扇对某一角度范围吹风，则只需要通过伺服舵机连续控制偏心转动圆环22在某一方位角范围内做周期性偏转即可；若通过伺服舵机连续控制偏心转动圆环22做一周的周期性偏转，则可以实现全方位吹风。而通过伺服舵机控制偏心转动圆环22的偏心距大小，可以改变扇叶1攻角大小，从而调节风扇风速，满足不同需要。

Claims (4)

1.一种摆线桨风扇，其特征在于：包括风扇底座，驱动电机和吹风机构；驱动电机固定在风扇底座内，驱动电机的功率输出轴与吹风机构中的风扇转轴连接，带动风扇转轴旋转；

所述吹风机构包括扇叶，风扇转轴、上端板、下端板和偏心圆环定位机构；上端板和下端板均为圆形板结构，并与风扇转轴同轴固定连接，上端板和下端板随风扇转轴一并转动；多个扇叶布置在上端板与下端板之间，每个扇叶的上下两端分别与上端板和下端板转动配合，并且每个扇叶的转动轴线平行于风扇转轴的中心轴线，所有扇叶的转动轴线沿圆周方向均匀分布；每个扇叶的下端还伸出有连杆，连杆轴线平行于扇叶的转动轴线，且与扇叶的转动轴线不重合，连杆穿过下端板并通过球头与偏心圆环定位机构中控制拉杆的一端采用球头铰链配合；在下端板上开有供连杆运动的圆弧槽，使得连杆运动过程中不与下端板发生干涉；

偏心圆环定位机构包括控制拉杆、偏心转动圆环、偏心空心圆柱定位台；偏心转动圆环一侧面上沿圆周方向均匀分布有若干球头，偏心转动圆环上的球头个数与扇叶个数相同，偏心转动圆环另一侧面与偏心空心圆柱定位台一端面通过轴承配合，且偏心转动圆环与偏心空心圆柱定位台同轴，偏心空心圆柱定位台与外部舵机连接；控制拉杆个数与扇叶个数相同，控制拉杆另一端与偏心转动圆环上的球头采用球头铰链配合，且至少一根控制拉杆与偏心转动圆环卡接固定；偏心转动圆环和偏心空心圆柱定位台套在风扇转轴上。

2.根据权利要求1所述的一种摆线桨风扇，其特征在于：偏心转动圆环中心轴线与风扇转轴中心轴线的距离为扇叶转动轴线与同一扇叶连杆轴线的距离的0～0.707倍。

3.根据权利要求1或2所述的一种摆线桨风扇，其特征在于：扇叶两端分别与上端板和下端板通过夹套连接，上端板和下端板的扇叶安装位置固定有轴承，夹套臂与扇叶固定连接，夹套端部有轴突，轴突分别嵌套在上端板和下端板的轴承内。

4.根据权利要求3所述的一种摆线桨风扇，其特征在于：在吹风机构外还套有扇罩，起到防护作用。

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