CN104265657A - 特斯拉风扇 - Google Patents

Abstract

特斯拉风扇一种没有扇叶的风扇，它的基本组成包括前壳、后壳、支撑扇叶和圆盘组合、基座、动力系统。它是利用特斯拉涡轮机的原理产风，使用圆盘和支撑扇叶的组合将流体加速产生恒定高速流体，并利用涡轮增压原理增大出风量，前壳和外壳将产生的高速流体蓄积增压从狭缝出口喷出，同时带动出风口周围空气加速增大风量。可以使用立体旋转磁场嵌合在后壳中，减小动力系统体积，并且各部件连接多使用略柔软的垫片，噪声更小。

Description

特斯拉风扇

 

所属技术领域

本发明涉及到风扇领域，一种低噪声、大流量的恒流无叶风扇。

背景技术

目前风扇市场上无叶风扇最为流行热销，因为它相对于传统有叶风扇出风风更平稳柔和，使用安全，出风量更大。但是无叶风扇也有很多不足之处，噪音大，稳定性差，能耗高，造价高，结构复杂。

发明内容

本发明提供了一种以特斯拉涡轮机原理为基础的风扇。它保留了无叶风扇出风更平稳柔和，使用安全，出风量更大的优点，还具备了低噪音，高稳定性，低造价，结构简单的优点。

本发明利用的是特斯拉涡轮机原理，其产风核心是光滑的圆盘，由于流体分子与圆盘之间的粘滞力和流体分子与流体分子之间的牵引力，当圆盘转动时，带动圆盘表面的流体分子加速运动，呈螺旋形由圆盘中部向圆盘边缘运动，最终高速离开圆盘表面。因此圆盘就相当于传统风扇的扇叶，但同时圆盘的质量均匀，运转更稳定，摩擦更小噪声更小。又由于圆盘可以很薄而排列紧密，增压更高风量更大。

本发明使用圆盘和支撑扇叶组合代替传统风扇的产风扇叶来产风，风量均匀恒定，更柔和。风扇的前壳和后壳内表面光滑，且边缘呈流线型，形成狭缝出风口，将圆盘边缘的高速流体增压导向，以高速喷向风扇前方，粘滞周围流体也加速运动，形成连续均匀的大风流。

由于本发明的结构特征，圆盘材料可以使用金属材料，则本发明的动力系统就可以使用立体旋转磁场，所谓立体旋转磁场就是旋转磁场的一种变形，立体旋转磁场可以嵌合在风扇的后壳中，既简单又减小体积。

在所附的图中，以非限制性的举例形式，说明本发明的几种实施例。

附图说明 在附图中：     图 1 是分解图；

图 2 是后壳详图；

图 3 是前壳详图；

图 4 是支撑扇叶；

图 5 是圆盘详图；

图 6 是支撑扇叶与圆盘的连接图；

图 7 是基座详图；

图 8 是边缘切割图；

图 9 是立体旋转磁场；

图 10 是滚筒式圆盘的风扇整体切割图；

图 11 是导流盘；

图 12 是圆盘式的风扇整体切割图； 

图 13 是定距垫片；

    图 1 中，（1）后壳，（2）前壳，（3）支撑扇叶，（4）圆盘，（5）    基座：

特斯拉风扇的基本组件是前壳（2）、后壳（1）、支撑扇叶（3）和圆盘（4）组合、基座（5）、动力系统。前壳和后壳是起安全防护作用和导流增压作用，支撑扇叶起支撑和导流作用，圆盘起能量转换作用，基座起支撑稳定风扇作用，动力系统为风扇提供动力同时具有电路调控功能。

 

图 2—（1）中，1 空气过滤器，2 后壳边缘，3 后壳内面，β 为切割线：

此图是后壳的内面图，位于后壳中部的是空气过滤器 1，可以将空气中的较大颗粒物过滤掉，也位于支撑扇叶后面，即进风口处，其使用网孔状材料，根据过滤程度可以适当选择网孔的密度。后壳内面 3 多用抛光面，都十分光滑减少空气摩擦。

图 2—（2）中，是后壳的侧面视图。图 2—（3）中，是后壳边缘 2 在β切割线处的切割面，后壳边缘 2 十分光滑并呈流线型，可以减少流体阻力并将流体导向风扇前方。

图 3—（1）中，4 安全罩，5 前壳边缘，γ 为切割线：

此图是前壳的正面图，前壳的中心位置，也就是支撑扇叶的位置安装着安全罩 4，网状结构起到安全防护的作用。安全罩的中心位置与定轴连接，将安全罩 4 和前壳固定在定轴 21 上。

图 3—（2）中,6 前壳外面：

此图是前壳边缘沿着γ切割线的切割面图，前壳边缘区的内面一样十分光滑，呈流线型起到减少流体阻力和导流的作用。

图 4—（1）中,7 支撑叶片，8 轴环，9 轴孔，10 销子：

此图是支撑扇叶的正面图，支撑扇叶的正面和前壳外面 6 朝向相同。支撑叶片 7 的扭向和支撑扇叶的旋转方向有关，旋转时总能推动部分流体从支撑扇叶后面向其前侧方运动，图中旋转方向为箭头所指。支撑叶片 7 固定在轴环 8 上组成支撑扇叶，然后通过轴孔 9 与转轴 22 连接，并且由销子 10 固定。

图 4—（2）中,11 叶片正面，12 微孔，13 叶片反面：

此图是支撑叶片末端的详图，在支撑叶片 7 的末端上有间距很小的微孔 12，这些微孔贯穿了支撑叶片的叶片正面 11 和叶片反面 13，是用来穿过固定螺丝将支撑扇叶和圆盘固定在一起的。每个支撑叶片上的微孔个数有圆盘的个数来决定，微孔的间距也有圆盘的间距来决定。

图 4—（2）中, α 扇叶扭角：

此图是将支撑扇叶正面朝上放在平面上，支撑叶片与平面形成的角度图。支撑叶片的形状几乎没有扭曲，因此叶片末端与平面形成的扭角视为叶片的扭角，扭角接近90°，约60°<α<90°。

图5-（1）中，14 圆盘正面，15 固定翼，Ω为切割线：

此图是圆盘的正面图，圆盘是风扇的核心组件，将机械能转化为流体动能。由于流体分子与圆盘之间的粘滞力和流体分子与流体分子之间的牵引力，当圆盘转动时，带动圆盘表面的流体分子加速运动，呈螺旋形由圆盘中部向圆盘边缘运动，最终高速离开圆盘表面，因此圆盘表面十分光滑，尽可能的减小摩擦。在圆盘中部的固定翼 15 是与支撑扇叶的连接部位，它从无到有的向圆盘正面旋起。固定翼的旋起方向和圆盘转向相反，能起到将圆盘反面的流体向前推动的作用。

图5-（2）中，16 固定孔，17 圆盘背面：

此图是圆盘沿着Ω切割线的切割面，图中上边的是上切割面，下边的是下切割面。圆盘的内边缘和外边缘都没有棱角呈流线型，而且圆盘的外边缘弧度较小于内边缘弧度，有利于流体向圆盘表面运动并容易在外边缘脱离圆盘。圆盘的固定翼 15 上有固定孔 16，使用小螺丝穿过支撑扇叶上的微孔 12 和固定孔 16 将圆盘与支撑扇叶固定在一起组成特斯拉风扇的产风装置。

图 6 中，18 小螺丝，19 切割线：

此图是支撑扇叶与圆盘连接后的详图。沿图中的切割线 19 切割，也就是沿着支撑叶片 7 前后边缘末端连接线所在的竖直平面切开，支撑扇叶通过小螺丝穿过微孔和固定孔与圆盘固定在一起。在支撑叶片反面能看到小螺丝，圆盘固定翼 15 旋起的一侧是特斯拉风扇的正面。

图7-（1）中，20 基座固定孔，21 定轴，22 转轴：

此图是基座的正面图，基座可以设计成多种形状，其基本结构是基座与风扇连接固定的结构和支撑结构。图中的基座与风扇连接固定的结构是基座固定孔 20，支撑结构是倒V型的支撑结构。风扇的动力系统也可以和基座固定在一起，动力系统中有一个定轴 21 用来固定支撑前壳，有一个转轴 22 来传输机械能起转动作用。图7-（2）是基座的侧面图，图7-（3）是基座上部的放大图。

图 8 中，23 排列的圆盘，24 出风口：

此图是特斯拉风扇的边缘部位切割图。圆盘与圆盘之间保持均匀的距离使流体顺利通过，圆盘的大小可以从后壳到前壳依次略小排列以适应前壳和后壳内面的流线型变化。前壳的和后壳的内面在出风口 24 处十分贴近，形成狭缝，使得圆盘转动形成的流体在出风口 24 内部增压后高速喷出，高速流体带动出风口周围空气沿着喷出方向加速运动，使流量增倍。为了既能保障圆盘高效转换能量，又能在圆盘边缘出风口内增加压强，圆盘之间的距离需要合理选择，大约小于5mm，前壳和后壳边缘形成的狭缝出风口小于2mm。

图 9 中，（1）串联立体旋转磁场，（2）并联立体旋转磁场，（3）后壳与立体旋转磁场的嵌合：

特斯拉风扇的圆盘应该至少有几个使用金属材料的，这样可以使用立体旋转磁场作为动力系统，减小体积。旋转磁场我们接触最多的就是线圈的中心线都相交于旋转磁场中心，立体旋转磁场就是将所有线圈沿着其中心线从旋转磁场中心向外旋转90°，使得中心线都朝向同一平面。图中的A、B、C分别代表三根导线沿相同方向分别绕成的线圈，A’、B’、C’代表这对应这三根线沿A、B、C相反方向分别绕成的线圈，按照A、B、C 、A’、B’、C’的顺序首尾相接排成圈，就绕成了立体旋转磁场的绕组。同一根导线的正向线圈和反向线圈可以是串联关系也可以是并联关系，根据实际需求选择，三根导线可以接三相电，根据圆盘应该转动方向选择立体旋转磁场的磁场旋转方向，可以调换三根线中的任意两根改变旋转方向。三根导线也可以接两相电，相线可以接三根导线中的任意两根，可以通过对换两根导线改变旋转方向。 

图 10 中，① 小螺丝，② 空气过滤器，③ 基座，④ 后壳，⑤ 出风口，⑥ 前壳，⑦ 安全罩，⑧ 定轴，⑨ 支撑扇叶，⑩ 滚筒式圆盘：

此图为滚筒式圆盘的风扇整体切割图。特斯拉风扇的圆盘可以做成V型滚筒型，这样就降低了风扇的高度和减小了靠近前壳外面的流体流动转角，增大了风扇中部的进流体量。

图 11 中，25固定孔，26 导流盘上面，27 导流盘下面，Δ 为切割线：

对于平面式圆盘的特斯拉风扇，可以安装导流盘，使支撑扇叶推过来的流体更顺利的流向前壳外面边缘。上边的图是导流盘的正面，下边的图是沿着Δ切割线切开的切割面，导流盘上面 26 和下面 27 都呈流线型且十分光滑，导流盘上面 26 整体弧度较大，导流盘下面 27 则较为平坦。

图 12 是圆盘式的风扇整体切割图。 

图 13 中，28 通孔：

由于前壳和后壳的边缘形成的狭缝距离很小，为了保证边缘各处的狭缝距离均匀可以在边缘使用流线型的定距垫片，将边缘均分安装上定距垫片确保出风口缝隙均匀。安装时定距垫片的大头指向流体的流动方向。

本发明也可以应用于无叶风扇，将本发明的产风装置，即圆盘和支撑扇叶的组合用来替换无叶风扇的内部产风叶轮，由于圆盘质量更均匀，产风时不需要切割流体，所以运转起来更加安静，再加上各个部件固定时都使用略柔软的垫片，可以吸收部分震动的能量，降低噪音。

Claims (9)

1.一种没有扇叶的风扇，它的基本组成包括前壳、后壳、支撑扇叶和圆盘组合、基座、动力系统，它是利用特斯拉涡轮机原理产风的，并利用涡轮增压原理增大出风量的，拥有噪音低的特点。

2.根据权利要求1所述，本发明是没有扇叶的，利用特斯拉涡轮机的原理产风的，它的产风装置是圆盘和支撑扇叶的组合，圆盘的中部有固定翼，上有固定孔，支撑扇叶的末端有微孔分别与固定孔对应，使用小螺丝穿过支撑扇叶上的微孔和固定孔将圆盘与支撑扇叶固定在一起组成本发明的产风装置。

3.根据权利要求1和2所述，本发明的产风装置是圆盘和支撑扇叶的组合，是利用特斯拉涡轮机的原理产风的，由于流体分子与圆盘之间的粘滞力和流体分子与流体分子之间的牵引力，当圆盘转动时，带动圆盘表面的流体分子加速运动，呈螺旋形由圆盘中部向圆盘边缘运动，最终高速离开圆盘表面，同时支撑扇叶不仅支撑圆盘转动，而且将其反面的流体不断推向圆盘的正方和侧面方向，促进流体更顺利的到达圆盘表面和增强出风口处流体量，因此要求本发明内部组件表面都要十分光滑。

4.根据权利要求3所述，支撑扇叶不仅支撑圆盘转动，而且将其反面的流体不断推向圆盘的正方和侧面方向，由于支撑扇叶产生的流体不连续因此支撑扇叶的直径要小于圆盘外直径的三分之一，支撑叶片的叶片末端与平面形成的扭角近视为叶片的扭角，扭角接近90°，约60°<α<90°，使得支撑扇叶尽可能只为圆盘和风扇出风口推送流体，促进出风口增流和圆盘增流。

5.根据权利要求1和3所述，本发明是利用涡轮增压原理增大出风量的，流体以高速脱离圆盘，由于前壳的和后壳形成的狭缝出风口小于2mm，所以流体无法瞬时排出，在圆盘末端及出风口以内的空间里压强增加，同时出风口周围的流体速度也随之增加，直到流体速度和内部压强恒定，喷出的流体速度很高粘滞周围流体加速，因此流体流量倍增且均匀恒稳。

6.根据权利要求1所述，本发明噪声低，本发明的产风核心是圆盘，圆盘的质量均匀，表面光滑，运转起来更稳定，引起的震动远小于叶轮和扇叶转动引起的震动，本发明的前壳和外壳内表面也十分光滑且边缘都呈流线型将流体导向前壳正面方向，流体的摩擦也很小，各部件连接多使用略柔软的垫片，吸收部分震动的能量，来达到更静音的效果。

7.根据权利要求1和3所述，本发明的体积大小决定于圆盘的大小和数量，圆盘的大小根据实际情况选择，圆盘可以做的很薄而且圆盘与圆盘之间的距离小于5mm，这样就可以增加圆盘数量，从而增大喷出流体速度与流体量而体积增加很小，同时由于本发明的结构特征，将圆盘至少1个做成金属的，就可以使用立体旋转磁场作为动力系统，立体旋转磁场就是将旋转磁场的所有线圈沿着其中心线从旋转磁场中心向外旋转90°形成，即所有线圈的中心线平行，立体旋转磁场可以嵌入本发明的后壳，从而减少了动力系统所占有的体积，立体旋转磁场可以使用三相电和两相电，当然本发明也可以使用其它动力机器作为动力系统。

8.根据权利要求1和3所述，本发明也可以应用于无叶风扇，将本发明的产风装置，即圆盘和支撑扇叶的组合用来替换无叶风扇的内部产风叶轮，由于圆盘质量更均匀，产风时不需要切割流体，所以运转起来更加安静，降低噪音。

9.根据以上权利要求所述，本发明的基本组成中前壳中部需要安装安全罩起保护作用；后壳中部可以安装空气过滤器过滤空气和制冷装置；基座可以设计成多种形状，其基本结构是基座与风扇连接固定的结构和支撑结构；圆盘也可以设计成倒V型滚筒型，能降低风扇的高度，减小靠近前壳外面的流体流动转角，增大风扇中部的进流体量。