电风扇设计说明书

目录
引言 (1)
1. 初步调研 (2)
1.1 电风扇概述 (2)
1.1.1 电风扇的概念及特点 (2)
1.1.2 电风扇的发明 (2)
1.1.3 电风扇的种类 (3)
1.1.4 电风扇的构造 (7)
1.1.5 电风扇的工作原理 (7)
1.1.6 新颖独特的电风扇 (8)
1.2 目前国内电风扇的市场状况. (9)
1.2.1 目前国内知名的电风扇品牌 (9)
1.2.2 国内电风扇目前的发展状况 (9)
1.2.3 电风扇的未来 (10)
1.3 调研目的 (11)
2.调研对象 (12)
3.调研范围及调查报告结果 (12)
1.4 调研范围 (12)
1.5 调查报告 (12)
1.6 调查报告结果 (13)
4.分析与结论 (13)
1.1.7电风扇的工作原理 (15)
1.2.4 主要部件及工作基本原理 (15)
1.2.5 转页扇的电气原理图 (15)
1.2.6 电风扇的调速 (16)
1.2.7 电风扇检修方法 (16)
1.1.8设计方案初步确立 (18)
3.1 确定主要改进内容 (18)
3.2 市场现有产品分析 (19)
1.1.9建模及渲染过程 (20)
4.1 底座及支撑建模过程 (20)
第IV 页共36 页
5.扇叶及电机壳体建模过程 (22)
6.扇叶罩的建模过程 (23)
7.模型渲染 (24)
8.作品三视图 (25)
1.7推广设计 (26)
1.1.10 最终方案 (26)
1.2.8 方案设计说明 (27)
1.2.9 色彩设计说明 (28)
1.1.11 产品标志设计 (29)
1.1.12 产品包装设计 (30)
1.8设计总结 (34)
参考文献. (35)
引言
这次设计我选择的题目是电风扇设计。

电风扇是一种很常见的家用电器类产品，其
大类可分为落地扇、台式电风扇、吊扇、换气扇等，此外按用途分可以分为工业用电风
扇和家用电风扇。

电风扇家族俨然已经成为了一个极为庞大的家族，然而其队伍依然在
不断扩大，无叶风扇是最新出现的一种电风扇，它最大的特点是在其送风的地方看不到
扇叶，而是镂空的圆筒状装置，这种风扇由于其本身的视觉吸引力已经在市场上掀起了
风浪，相对于传统风扇，它更能减少人心理上的视觉焦虑感，这是由于高速旋转的扇叶
没有直接暴露在人们的视野下。

但是它也有其本身的不足，它的风量并不像它宣传的那
样很足，根据调查结果显示，它的风量给消费者的感受仅为传统风扇的70%左右。

而对于传统风扇，视觉上的焦虑感以及可能导致感冒等疾病的健康隐患是其不可忽视的重大
弊端。

对于电风扇的市场而言，电风扇在国内市场虽然受到了空调的严重冲击，但其市场
依旧很广，不仅在经济较落后的广大农村地区，而且就是较发达的城镇地区，电风扇依
旧是炎热夏天里不可缺少的家用小电器，它相对于空调有价格便宜、便携、易于维修等
先天优势，因此其前景依旧乐观。

此次课程设计的目的是为了设计一款适用范围广、成本低、且能够注意到传统产品
缺点的电风扇。

1. 初步调研
1.9 电风扇概述
1.1.13 电风扇的概念及特点
电风扇又称风扇或者电扇，它可以通过扇叶的旋转带动空气流动，从而达到降温的
目的，常用于夏天解暑降温,还可用来促进室内的空气流通，驱散热气或潮气等。

每年进入5 月的时候,天气越来越炎热,尤其到了盛夏,更是酷热难挡，最近几年温度变化无常，且夏天气温较往年更高，持续时间更长，因此，降温避暑显得更加重要。

如何才能给人
带来清凉的感觉呢? 目前可供选择的“纳凉”工具主要有:空调、普通电风扇、冷风机以及蒲扇、纸扇等等。

空调使用方便,且越来越智能化,但它使用费用高,常常给人带来新的疾病———“空调病”;电风扇以其低廉的价格使它的使用极为普遍,人们常常通宵达旦的使用,一旦气温稍有变化,感冒的人数就会急剧增加;冷风机能增强空气的湿度,但使用久了,家里电器会受潮,同时也会让使用者长期裸露在外的关节受到危害;蒲扇和纸扇虽然价格低廉，但由于“不自动”性,目前使用者微乎其微。

1.1.14 电风扇的发明
电风扇究竟是谁发明的，现在已经很难找到相关的资料了。

据说，1882 年，美国纽约的克罗卡日卡齐斯发动机厂的主任技师休伊?斯卡茨?霍伊拉，最早发明了商品化的电风扇。

第二年，该厂开始批量生产，当时的电扇，是只有两片扇叶的台式电风扇。

1908 年，美国的埃克发动机及电气公司，研制成功世界上最早的齿轮驱动左右摇头的电风扇。

这种电风扇防止了不必要的三百六十度转头送风，而成为以后销售的主流。

9.电风扇的种类
随着社会的发展，传统单一的风扇已经不能很好的满足各种用途的需要，且考
虑到成本的需要，市场上根据电风扇的使用用途及使用环境出现了很多不同种类的电风
扇已满足使用要求。

根据使用环境选择风扇种类。

常用的电风扇有吊扇、落地扇、壁扇、台扇、转页扇。

其中吊扇、壁扇为固定安装式，落地扇、台扇、转页扇移动方便，送风范围广。

图1.1落地扇
图1.2壁扇图1.3吊扇
图1.4台式电风扇图1.5排风扇
图1.6空调扇
按电动机的结构形式分：有单相电容式、单相罩极式、三相感应式、直流及交直流两用串激整流子式电风扇，按用途可分为家用电风扇和工业用排风扇。

家用电风扇主要包括台扇、落地扇、壁扇、顶扇等；台扇中又有摇头的和不摇头之分，也有的转页扇；落地扇中有摇头、转页的。

还有一种微风小电扇，是专门吊在蚊帐里的，夏日晚上睡觉，一开它顿时就微风习习，可以安稳地睡上一觉，还不会生病。

工业用电风扇主要用于强迫空气对流之用。

电风扇用久以后，扇叶的下面很容易沾上很多灰尘。

这是电风扇在工作时，由于扇叶和空气相互摩擦而使扇叶带上了静电，带电的物体能够吸引轻小物体的性质，从而能够吸收室内飘浮的细小灰尘造成的。

10.电风扇的构造
转子：由磁铁、扇叶及轴组成；
定子：由硅钢片、线轴及轴承组成；
控制电路：由IC感应磁铁N.S.极经由电路控制其线圈导通而产生内部激磁使转子旋转。

11.电风扇的工作原理
通电线圈在磁场中受力而转动。

能量的转化形式是：电能主要转化为机械能，同时
由于线圈有电阻，所以不可避免的有一部分电能要转化为内能。

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。

让我们一块来分析一下
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，所
以会不可避免的产生热量向外放热，故温度会升高。

但人们为什么会感觉到凉爽呢？因
为人体的体表有大量的汗液，当电风扇工作起来以后，室内的空气会流动起来，所以就
能够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。

当电风扇转动起来以后，扇叶把空气推向下方。

即扇叶对其下方的空气有向下的力，根据“物体间力的作用是相互的”可知：空气对扇叶同时也有向上的力，明确这一点以后，再对电风扇进行受力分析，电风扇在竖直方向上受到3个力的作用，即：竖直向下的重力；竖直向上的竖杆对电风扇的拉力和空气对电风扇的向上的力。

由此可知：此时
竖杆对电风扇的拉力一定要比静止的时候减小。

因此，我们完全没有必要担心电风扇转
动起来以后会因为承受的力增大而掉下来。

12.新颖独特的电风扇
最近几年由于消费水平的不断攀高，人们越来越注重生活的质量，因此传统单一的
风扇已经无法适应市场的需要，因此能够更好的适应不同使用环境的各种类型的风扇应
运而生。

时控电风扇：一种只需要设置好电扇工作的时间，它就会根据你的设置，按时开、
按时关。

声控电风扇：美国通用电器公司研制出的这种用声控电风扇装有微型电子接收器，
只需在不超过3米的地方连续拍手2次，电风扇就会自动运转；若再连续拍手3次，电风扇又会自动停转。

冷气风电风扇：欧洲市场上推出的一种风扇与冰箱相结合的新型电风扇，其风扇有
一个制冷机芯，机芯的中心圆筒中有混合液体，将此机芯置于冰箱中3个小时后取出配用，即可吹出冷风，给人以有冷气吹来的感觉。

无噪声电风扇：日本三菱公司开发的一种几乎没有噪声的电风扇，它装有特制的鸟
翅状叶片，可产生一股涡动气流，且采用直流电机，不加防护罩，很适合有微机、文字
处理机、复印机的场所使用。

灯头电风扇：美国发明的一种可安装在灯泡灯头上的电风扇，小巧玲珑，只要有安
装灯泡的灯头就可使用，不仅安装简便，而且能节省能源。

四季电风扇：德国生产出的一种四季都能用的电风扇，配有远红外线加热器和负离
子发生器，能夏季送凉风、冬季送热风，一年四季送负离子风，具有送凉取暖，净化空
气，防病保健功效。

无叶电风扇：无叶风扇是一种利用喷气式飞机引擎及汽车涡轮增压中的技术，通过
底部的吸风孔吸入空气，圆环边缘的内部隐藏的一个叶轮则把空气以圆形轨迹喷出，最
终形成一股不间断的冷空气流。

重要的是这种空气流动比普通风扇产生的风更平稳而且
使用安全。

图1.7 无叶电风扇
13.目前国内电风扇的市场状况
1.10 目前国内知名的电风扇品牌
目前国内电风扇市场竞争非常激烈，市场现有的知名品牌很多，包括美的电风扇电
风扇、格力电风扇、荣事达电风扇、先锋电风扇、艾美特电风扇、联创电风扇、华生电
风扇等等，每个品牌都有其各自的优势。

1.11 国内电风扇目前的发展状况
我国电风扇市场从80年代末开始形成规模, 经过整个年代的迅猛发展, 在短短十余
年时间里, 就完成了产品生命周期的几个阶段。

电风扇产量从80 年的20 万台增至08 年的9000万台, 增幅达450倍多，社会零售量从80年的100万台, 经过08年的峰值9000 万台, 达到目前的平稳值每年一亿万台, 增幅也在900 倍以上。

社会拥有量则从80 年的
3 万台增至2008年的3000 万台, 增长近千倍。

这表明在城镇电风扇市场已进人饱和期, 而农村电风扇市场也迈入成长中期首先，由于电风扇在价格、耗电量等方面的优势, 它在市场上的地位不可能速然被空调器大量替代。

尽管其饱和期较长, 社会零售量和用户人均拥有量将仍维持一段时间的平衡。

据测算, 去年城镇居民百户电风扇拥有量将达7000 万台,比上年增长50%。

再次, 农村电风扇市场处于成长中期, 亦即扩容速度最快的
时期, 同时鉴于农村总体市场发展水平缓慢及其市场覆盖范围广大两种因素, 今后较长的一段时间内, 农村居民应是电风扇的主要消费者。

1.2.3 电风扇的未来
近几年来，随着空调行业的迅速发展，空调价格的大幅度“跳水”，电风扇行业曾被普遍被认为是“夕阳产业”。

然而电风扇却在2005 年真正显示了其巨大的市场潜力。

从外销的情况来看，电风扇的外销量一直呈现稳中有升的态势，尤其在近几年电风扇的
销量大幅上升，而且在销售数量上也成倍的超过了空调，在2005 年的电风扇市场增长速度超过了20%，科龙、格力等大家电企业也扩大了在电风扇上的投入，在出口数量上，电风扇是空调整机的10 倍，出口金额达到了15亿美元，同比增长率达到了21.3%，占整个家电出口的11.36%。

面临空调的普及和流行，电风扇却没有随之而淡出市场，近
两年来反而出现了市场销售反弹的态势，在内销市场上，销量也突破了5500万台。

根据极品策略传播机构对11 个大中城市的不同消费者购买风扇调查结果表明，在
空调热的情况下, 电风扇并没有被冷落的主要原因包括如下几个方面：
a、电风扇和空调之间本身就存在着较大的功能性差异，由于空调主要是“降温”，而电风扇则是“自然防暑”和“通风”。

所以，电风扇利用其自身区别于空调的效果，
拥有着固定的用户群。

b、由于“城市夏季电力紧张”的问题，许多城市都采取了相应的节电措施，而空
调则被视为电力紧张的重要原因。

客观上来说，电风扇市场仍会具有巨大的市场潜力。

c、中国三级市场、农村容量大，由于电风扇市场主要针对农村市场，有资料表明，目前农村市场电风扇的使用率只有45.21%，所以，农村市场仍然是以后电风扇市场的
主要市场。

d、中国消费者的消费观念比较“务实”，总认为电风扇是实用品、空调是奢侈品，
从这个角度来讲，电风扇仍然存在着巨大的市场。

e、除了消费者表面认知的原因外，电风扇自身设计的提升，比如更多的人性化设
计，也使得电风扇一直受到市场的青睐。

f、在居民生活和居住条件改善情况下, 空调机通常固定安装在主要活动的房间内, 其他居室仍需使用电风扇降温。

总的来说，目前我国电风扇市场呈现了增长性极快的发展态势，国内电风扇市场因
其具有区别于空调的明显自身优势，所以仍然存在着可观的发展潜力，但是国内市场竞争也相当激烈, 外商企业也开始把目光投向国内电风扇市场。

从目前电风扇行业的发
展趋势看, 今后电风扇仍将是人们消暑的主体, 但随着外资在电风扇行业的投资, 将会使我国电风扇市场的竞争更加剧烈, 因此只有质量好、样式新、更加充满人性化设计的
电风扇才能在激烈的市场竞争中占有一席之地。

14.调研目的
随着人们生活水平的提高以及科技的日益进步，消费者越来越关注生活的质量，因此更多的人机及心理方面的设计对市场的导向起的了越来越明显的作用。

本次设计调研的主要目的就是了解并分析目前市场上存在的电风扇的优缺点以及使用人群特点及
需要，从而指导设计方案的选择和细节设计，并且找到最适合的推广方案。

15.调研对象
调研的对象为台式电风扇，包括市场产品的调研以及常用用户的调研两个方面。

其中市场产品的调研主要包括电风扇的最新发展方向以及新出现的一些技术，此外不同型号电风扇的价格及销售情况也应有所了解。

常用用户的调研主要包括用户对于电风扇的一些顾虑和意见。

16.调研范围及调查报告结果
1.12 调研范围
本次调研主要以网络调研的方式进行，调研范围包括京东网上商城及淘宝网，用户
调研通过网络问卷的形式进行。

1.13 调查报告
1）您的性别：A 男 B 女
2）您的年龄：A 20 以下B20—30 C 30—40 D40 以上
3）您的职业：A 白领 B 教师 C 学生 D 其他
4）您曾经或者现在使用电风扇吗？： A 是 B 否
5）您认为电风扇的优点有哪些？（多选）：
A 价格便宜
B 位置不固定
C 送风凉爽
D 省电
6）您认为电风扇的缺点有哪些？（多选）：
A 不安全
B 长时间使用容易生病
C 易坏
D 有幼儿时会担心
7）您认为市场上哪种电风扇最适合家用？：
A 落地扇
B 台式电风扇
C 吊扇
D 换气扇
8）您喜欢哪种色系的电风扇？：
A 素色搭配
B 暖色搭配
C 冷色搭配
D 均可
1.5.3 调查报告结果
本次调查报告共327人填写了问卷，调查问卷结果如下（选项后面数字为选择该选项的人数）
1）A 158 B 169
2）A 15 B 168 C 86 D 58
3）A 136 B 5 C 102 D 84
4）A 298 B 29
5）A 235 B 196 C 57 D 124
6）A 303 B 126 C 13 D 259
7）A 26 B 203 C 59 D 39
8）A 158 B 62 C 57 D 50
1.14 分析与结论
从调查报告的结果可以总结如下几点：
1）台式电风扇在所有类型的风扇中占有较大的优势，较受大众所喜爱，台式电风
扇有方便移动、占地少、安放范围广、不破坏墙体等优点，这些是其他风扇所不具备的。

2）对于风扇人们普遍存在一些忧虑，比如说风扇使用时给人不安全感，可能因为
风扇的扇叶罩空隙较大，里面就是高速转动的扇叶，因此会给人带来心理上的焦虑。

3）风扇相对于其他散热装置来说也具备一些优点，比如价格便宜、省电。

4）大众对于风扇的颜色搭配比较喜欢素色，但其他颜色也同样有人喜欢。

5）风扇的市场依然很大，因为使用或曾使用的人数很多，证明其有广阔的市场。

17.电风扇的工作原理
1.15主要部件及工作基本原理
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。

能量的转化形式是：电能主要转化为机械能，同时由于线圈有电阻，所以不可避免的有
一部分电能要转化为内能。

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，所以会不可避免
的产生热量向外放热，故温度会升高。

但人们为什么会感觉到凉爽呢？因为人体的体表
有大量的汗液，当电风扇工作起来以后，室内的空气会流动起来，所以就能够促进汗液
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。

1.16转页扇的电气原理图
图2.1转叶扇电器原理图
18.电风扇的调速
电抗器调速法：电抗器调速是采用降低台扇电动机外施电压的方法来减少每匝优数，以达到削弱磁场强度的效果，电抗器调速电路如图一所示。

该法的优点是容易调整各档
调速比，绕组匝间短路时维修方便，绕组简单无需抽头。

缺点是调速时常受外施电源电
压的影响，特别是慢档起动所受的影响最为明显。

抽头调速法：抽头调速法是采用改变绕组每匝伏数，也即改变付绕卷匝数使之削弱
磁场强度以达到调速目的。

该法的优点是调速较简单，不需外接电抗器，能节约工时、
材料，降低成本，因此国内外电容式台扇都采用抽头法调速。

缺点是绕线、嵌线、接线
等都比较复杂。

可控硅调速法：为无级调速法，由于利用可控硅调速需克服电磁噪声较大的问题，
故应用不广。

电容调违法：用电容代替电抗器调速可节约用电，和减小体积，该法有可能成为电
风扇调速的主要方法。

19.电风扇检修方法
电扇电路故障的检修方法常见的有：观察法、替换法、测量电阻法等。

1）观察法：就是用眼睛观察电源插座、开关、调速部件、机械传动部件有无明显
的松动、断裂、烧焦等明显特征，如果有，该处可能有故障。

然后着手进行排除。

2）替换法
对启动电容、调速器、电机用好的备用件进行替换，如果能正常工作，则原部件损坏。

33）测量电阻法：
①启动电容：用万用表的电阻档进行充电检查，如果没有充电现象（电阻先小后变大），则电容漏电或击穿。

②电机：测量电机线圈电阻，与正常值比较，相差较大，则出现故障。

找出故障之后，处理办法通常对出现故障的器件进行更换：用新的或好的替换出现故障的部分。

20.设计方案初步确立
根据上面的结论，进行方案设计。

本章要初步确定设计方案的内容。

1.17确定主要改进内容
针对于台式电风扇，视觉上的焦虑感其最大的缺点。

从安全上说，电风扇的扇叶罩
足以保护人不被高速旋转扇叶碰伤，即使是对于小孩细小的手指，但是在经常使用电风
扇的家庭中我们仍常常听到大人叮嘱小孩不要靠近风扇，消费者的这种担心直接反映出了人们对于原本安全的电风扇的顾虑，这个设计方面主要针对于设计心理学方面，让人
们避免直接看到高速旋转的扇叶是一种可行的办法，另外扇叶转动的声音也应该尽量减小，这个设计属于技术方面的设计，在本次设计中不能直接体现，因此不在进行详细设计。

市场上针对这种顾虑的心理方向设计方案很少，目前只有无叶风扇解决了这个问题，有些风扇则只是通过扇叶罩的技术设计解决该问题，当人碰到扇叶罩的时候扇叶会自动停止转动，但有时候人们会对技术不放心，因此并没有完全解决该问题，这种设计可以说没有太大的必要，在技术上只需要使扇叶罩的空隙变小就能解决，而且，正如前面
所说，如今的扇叶罩空隙已经能够满足要求。

另外，长时间吹电风扇会导致感冒甚至中风，这也是电风扇存在的一个不可忽视的
问题。

现在的风扇一般都有“摇头”设计，这种设计在一定程度上避免了电风扇长时间
的直吹对人体造成的潜在威胁，但当风扇摆动的时候仍然会有风偶尔直吹人体，如果人
体大量出汗人感冒的几率依然很大，而且如果是不懂事的孩子在风扇前吹风会一直追着会是一个不错的选择。

综上，此次课设的电风扇应满足以下两项内容：
1）避免电风扇输出的风是直接吹向人体的，这样设计主要是为了避免风的直吹对
人体造成的伤害，比如使人容易患感冒，严重者甚至会导致中风。

2）在感官上扇叶罩必须要给人安全感，同时也要给人实质性的保护。

21.市场现有产品分析
市场上的电风扇多以圆形扇叶罩为主，风直接吹向人体，虽然有“摇头”设计，但依然不能完全解决问题。

图3.1传统风扇
此外，老式风扇的扇叶罩空隙太大，容易发生危险，现在的电风扇在此基础上改进很大，将网罩空隙做的足够细，但是视觉上仍然会给人带来心理上的焦虑。

图3.2老式风扇
22.建模及渲染过程1.18底座及支撑建模过程
图4.1底座建模一
图4.2底座建模二
底座是一个切角长方体，添加FFD3*3*3修改器后变形，之后进行布尔运算就得到基本形体，添加细节，完成底座建模，支撑同上。

23.扇叶及电机壳体建模过程
图4.3扇叶及壳体建模
扇叶的基本形体是面片，分好段后编辑面片的点，得到扇叶的基本形状，之后添加
壳修改器，使之拥有厚度，在添加FFD3*3*3变形得到扇叶，复制另外三个。

电机壳体是由切角长方体得到，切角长方体的切角数值足够大时其本身就成为一个圆柱体，且长
方向的两边都是半球体，之后进行布尔运算，得到电机壳体，轴等连接件均为基本形体。

24.扇叶罩的建模过程
图4.4扇叶罩建模
首先简历一个面片，只长度分成若干段，调整成如上前遮板4分之一的形状，添加壳体修改器，使之有厚度，复制出其他三个。

中间的方形由切角长方体进行布尔运算得到。

扇叶罩的铁丝网是放样出来的，建好放样所需的路径并阵列（阵列中心为扇叶罩中心，环形阵列，只阵列45度角，共5根），调整每根的线形，建立放样图形圆，放样，得到8分之1的铁丝网罩，之后复制，得到整个网罩，之后整体复制，通过布尔得到网
罩前后两部分，增加其他细节。

为电风扇个部分添加材质及商标，完成建模。

25.模型渲染
渲染采用3dmax2010自带的mentalray渲染器，添加好光源及地面后进行渲染。

图4.5模型渲染
26.作品三视图
图4.6作品三视图
5.推广设计1.19最终方案
图5.1方案色彩设计（黑白
图5.2方案色彩设（白绿）。