电风扇结构的分析报告

电风扇结构的分析报告

一、背景介绍

炎炎夏日中，电风

扇可谓是随处可见了，

在阵阵吹风中，带给了

人们凉爽。电风扇是日

常生活中非常常见的一

种电器产品，也是一种

典型的机电产品。虽然

它形状各异，大小不一，

但是它的结构原理却相

差无几。它的结构中有

齿轮机构，连杆机构等，

也有档位选择，定时装

置等控制装置。下面就

借一种简单的电风扇来

说明他的组成结构及工

作原理。

我选用的是一台10寸的台扇，从其规格说明书上可知其部分数据：

型号——FT-25 额定电压——220V-50Hz

规格——250mm 额定功率——35W

二、电风扇的组成部分及其功能

电风扇主要由扇叶、网罩、扇头和底座四部分构成，各部分如下：

叶片罩

扇叶叶片

叶片架

网罩

产品剖析电动机蜗轮减速器

扇头摇头机构四连杆传动机构

前后端盖控制机构及保护装置

底座：控制电路及开关

1、扇叶

扇叶是生成风的部分，它在电机的驱动下转动，引起空气流动形成风。

2、网罩

网罩主要起到保护作用，既对内部的扇叶等起到保护，又保证了一定的人身安全，同时也对风向起到了导向作用。

3、扇头

扇头是摇头风扇最重要的一部分，通过减速装置和四连杆机构实现将电机转轴的转动转变成扇头的摇摆。

1)电动机

电动机是风扇中非常重要的部分，它将电能转化为风扇的机械能，为风扇的转动提供持续的动力。该电风扇采用的是厂家生产的非标准单向异步电动机。

2)摇头机构

摇头机构主要包括减速装置和四连杆机构。该减速装置为一级减速，四连杆与减速装置相连接。电机轴通过蜗轮蜗杆到达减速装置，降速后再

通过四连杆机构转化为风扇摆动。

3)前后端盖

用来固定电动机定子，并保证电动机相对位置的准确性。前端盖和后端盖由螺钉结合在一起，并且可以减小振动和噪声。

4、底座

内部是风扇的控制电路，用来实现风扇的开关及定时等功能，也是风扇的支撑部分。

三、功能分析

1、减速装置

经查资料了解到台扇的转速一般为1400转/分，扇头每分钟摇摆4-8次。对风扇拆解后的减速装置观察记录后得到：

（1）蜗杆为单头蜗杆（电机轴为蜗杆），蜗轮齿数为46

（2）齿轮3齿数为11，齿轮4齿数为50

计算蜗轮蜗杆的传动比：i

1=z

2

/z

1

=46/1=46

齿轮3与4的传动比为：i

2=z

4

/z

3

=50/11=4.55

则摆头的速度为：n=n

0/（i

1

i

2

）=1400/（46×4.55）=6.7（次/分）

可见实际计算结果与所查结论相符的很好。再者，这里的传动部件都是塑料制品，这与塑料成型性好，风扇的结构和精度要求都有关。使用塑料部件既能满足强度要求和精度要求，减轻整体质量，而且制造容易，成本降低，所以它是很好的选择。

2、四连杆机构

如图：电动机主轴经过

减速器带动B轮旋转，

在该机构中AD为机

架。BC杆做旋转（周转）

运动。而AB与DC均做

摇摆运动，为摇杆。AB

与扇头固联，AB的摇摆

就是扇头的摆动。

3、电动机

1）类型

单向交流异步电动机，额定电压为220伏，额定功率为35瓦。

2）工作原理

单相交流电动机只有一个绕组，转子是鼠笼式的。当单相正弦电流通过定子绕组时，电机就会产生一个交变磁场，这个磁场的强

弱和方向随时间做正弦变化，但在空间方位上是固定的，所以又称

为交变脉动磁场。这个交变脉动磁场可分解为两个以相同转速、旋

转方向互为相反的旋转磁场，当转子静止时，这两个旋转磁场在转

子中产生两个大小相等、方向相反的转矩，使得合成转矩为零，所

以电动机无法旋转。当我们用外力使电动机向某一方向旋转时（如

顺时针方向旋转），这时转子与顺时针旋转方向的旋转磁场间的切割

磁力线运动变小；转子与逆时针旋转方向的旋转磁场间的切割磁力

线运动变大。这样平衡就打破了，转子所产生的总的电磁转矩将不

再是零，转子将顺着推动方向旋转起来。

3）电机调速

该单相异步电动机是多抽头的电动机，抽头调速是改变输入电路的线圈圈数，以改变其产生的磁场强弱来达到改变电机转速。影

响转速的最大因素是输入线圈的圈数、输入电流，还有材料的磁通

性、润滑程度等有关。具体的对应关系比较复杂，可以进一步查阅

相关资料来获取。其中蓝白红为电动机的三个抽头，对应开关的三

个闸刀实现三级调速。

4）控制电路

电路图如右图所示：

从电路图我们可以看

见，在电机的下面连接

着三条线路，这三条线

路在实体中分别是蓝、

白、红三种颜色，对应

着代表了高、中、低三

个调速档，这三条线与

三个闸刀相连，这三个

闸刀就是三级调速开

关；在电机的右边有一

个回路，实体中分别是

黄、黑两条线，在黄线上串联了一个电容，共同组成了单相异步电动机的分相启动回路；在电路图的右边有一个热熔断体，用于电路的过载保护；最右端连接的是LED灯和启动控制开关。

4、电风扇的运动简图

当电动机工作时，蜗杆转动带动

涡轮转动，此时杆件2为原动

件，4为机架，它与电风扇座相

连，在A点有一滚动轴承是电风

扇座与风扇头相连，使之能在电

风扇座上作定轴转动，组成双摇

杆机构。杆1与电动机固接，当

双摇杆机构工作时，电风扇随着

杆1一起摆动，实现了电风扇的

摇头功能要求。