轮式平板风扇的研究与应用－第九届－中国宋庆龄基金会少年儿童发明奖

轮式平板风扇的研究与应用

来源：发布时间：2013-11-08 浏览次数：1815

作品名称：轮式平板风扇的研究与应用
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作品摘要: 传统电风扇一般采用交流电机,能效低，体积大。为了降低功耗，节约能源，本项目设计并制作了一种新型风扇：基于光电传感控制的轮式平板风扇。平板风扇是一种轻巧精致的家用电扇，利用当时刚学到奥斯特"电生磁"和法拉第"磁生电"的基本原理，既然电能产生磁场，磁场能推动磁铁，那么将电磁体与永磁体设置在扇叶边缘，所产生的扭矩肯定比位于中心的电机要强，这样可以去掉中心电机，做出来的电扇厚度基本上就是扇叶的厚度，这样电风扇就可以变得很薄了。轮式平板风扇具有更高的能效比，并突破了常规风扇设计，扇叶中心没有电机，采用扇叶外轮磁力驱动，扇体超薄，具有轻巧节能特点。
作品设计思路: 本项目主要的创新点是设计实现了一种基于光电传感的轮式平板风扇，它的扇叶中心没有电机，具有超薄特性，扇体厚度可以做到50毫米。为了实现这种超薄、节电、使用方便的新型风扇，轮式平板风扇的整体设计与实现过程中包括扇轮设计与实现、风扇机座设计与实现、永磁铁布局设计、电磁线圈设计与布局、电磁铁驱动电路设计、磁动力系统设计、风扇启动设计及风扇直流后备电池系统设计与实现等，其关键是磁动力驱动系统设计、风扇启动系统设计以及电磁铁驱动电路设计。轮式平板风扇驱动扇叶的关键是确定扇叶边缘磁铁位置及启动相应电磁铁，受到LEGO机器人的启发，可以采用光电传感器方式，模拟机器人走黑线原理，在扇叶外围扇环上用黑色涂满，并用反光标记标出永磁铁位置，当光感检测到反光标记时启动相应的电磁铁，使扇叶按序受力，顺时针旋转。在制作、测试和完成原型样机的基础上，总结了轮式风扇的构成规律，给出了6种典型构成方案。对轮式平板电扇的风量及能效进行了测试，并与常规风扇进行了比较与性能分析。测试实验初步证明，轮式平板风扇具有更高的能效比，并突破了常规风扇设计，具有轻巧节能特点。