电风扇

2023年4月22日发(作者：中国十大空气能热水器品牌)

第1章 电风扇设计

1.1 概述

1.1.1 电风扇定义

电风扇简称电扇，是一种通过电力来驱动扇叶旋转，来达到使空气加速流通的家用电器，

主要用于清凉解暑和流通空气。 电风扇能使人感到凉爽的主要原理是通过电机驱动扇叶旋

转，加速人体周围空气流通，人体从皮肤毛孔蒸发水分的速度加快了，由于水分蒸发过程会

带走人身上的热量，所以人才会感到凉爽。

1.1.2 电风扇历史、发展和现状

机械风扇起源于1830年，美国人詹姆斯·拜伦从钟表的结构中受到了启发，发明一种可以

固定在天花板上，用发条驱动的机械风扇。这种风扇转动扇叶带来的徐徐凉风使人感到欣喜，

但需要爬上梯子去上发条，很麻烦。1872年，法国人约瑟夫研制出一种靠发条涡轮启动，

用齿轮链条装置传动的机械风扇，这个风扇比拜伦发明的机械风扇精致很多，使用也方便一

些。1880年，美国人舒乐首次将叶片直接装在电动机上，再接上电源，叶片飞速转动，阵

阵凉风扑面而来，成为世界上第一台电风扇。

图1-1早期的电风扇图1-2当今的电风扇

中国的第一台电风扇生产自1916年，发明者杨济川在上海四川路横浜桥开办生产变压

器的工厂，以“中华民族更生”之意，取名为华生电器制造厂，至1925年华生电扇正式投

产，很快成为著名品牌。

如今的电风扇已一改人们印象中的传统形象，在外观和功能上都更加追求个性化设计，

采用电脑控制、自然风、睡眠风、负离子功能等这些本属于空调器的功能，已被许多电风扇

厂家所采用，有些厂家还增加了照明、驱蚊、紫外线杀菌等更多的实用性功能，既彰显了个

性，也在无形中提高了产品本身的档次。如今，在追求个性时尚以及精致化的时代，消费者

似乎对娇小可爱的家电产品更加情有独钟，于是扮相可爱、颜色亮丽、体积娇小的转页扇，

各种便携式电风扇应运而生。这些电风扇的外壳和扇页大都以塑料为原料，整体上极其轻巧，

加上娇小的体积和靓丽的色彩和外观，一经推出便十分走俏。这些外观不拘一格并且功能多

样的产品，预示了整个电风扇行业的发展趋势。

1.2电风扇分类、原理和结构分析

1.2.1 电风扇的分类

电风扇的种类很多，分类方法也不相同，常见的分类方法有四种：

按照功能的多少与应用电子技术、微电脑技术的程度，电风扇可分为普通电风扇与高档

电风扇两大类。

按照电风扇使用的电源可分为交流电风扇、直流电风扇与交直流两用电风扇3大类(家庭—

般使用单相交流电风扇，车辆、船舶上一般使用直流电风扇或交直流两用电风扇)。

按照电动机形式分类，可分为单相交流罩极式、单相交流电容式与串激式(直流或交直流两

用)。单相交流电容式电动机的启动性能、运行性能都比较好，应用最广泛。

按用途分类,可分为家用电风扇和工业类排风扇。家用电风扇主要有吊扇、台扇、落地

扇、壁扇、顶扇、换气扇、转页扇、空调扇（即冷风扇）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。

图1-3落地扇 图1-4转页扇

工业用排风扇：主要用于强迫空气对流之用。需要注意风扇用久以后，扇叶的下

面很容易沾上很多灰尘，应及时加以清扫和处理。

图1-5工业电风扇

1.2.2 工作原理

电风扇的主要部件是电动机。其工作原理是通电线圈在磁场中受力而转动。能量的转化

形式是由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

化为热能。

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，因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。

图1-6电路示意图

1.2.3 电风扇变速原理

目前家用电风扇的调速大部分通过改变绕组匝数实现。绕组上有多个抽头，每个抽头是

一个档位，末端接电源一侧。吊扇大多都是使用电子调速，通过PWM（脉宽调制）和MOS管

（绝缘性场效应管）的配合，实现调速，对于摇头式吊顶风扇，也有用电容器调速的。总之，

抽头方式的效率是最高的，应最大可能应用。如果距离比较远，电子调速是目前最理想的方

式，速度调控无限制，各类风扇均适用。

1.2.4电风扇的结构分析

电风扇的基本机构：扇头、扇叶、电动机、底座、控制部分、网罩。

图1-7 电风扇结构图

电风扇扇头结构: 单相交流电动机、摇头机构、前后端盖。

图1-8扇头结构图

电风扇电动机结构：定子、转子、轴承、端盖。

图1-9 电动机示意图

电风扇摇头机构结构：减速器、四连杆机构、控制机构、保护装置。

图1-10 摇头机构组件图

电风扇控制部分：调速开关、互锁、自锁、联动、定时器。

图1-11 定时开关结构图

电风扇其他主要结构：扇叶，由叶片、叶架、叶片罩、底座（包括底盘和升降机构）等。

1.3电风扇主要技术指标与性能参数

1.3.1 主要技术指标

电风扇作为夏天里常用的一种家用电器，安全性能问题在使用过程中显得尤为关键，国

家对此作出了严格的规定。在GB4706．1《家用和类似用途电器的安全·通用要求》、GB706.27

《家用和类似用途电器的安全·自动电风扇的特殊要求》、GB4343《家用和类似用途电动、

电热器具，电动工具以及类似电器无线电干扰特性测量方法和允许值》和GBl7625．1《低

压电气及电子设备发出的谐波电流限值(设备每相输入电流16A)》中规定了电风扇的一些主

要性能指标。

1.输出风量

输出风量是指电风扇在额定电压、额定频率与最高转速档运转的条件下，每分钟输出的最小

风量，单位是m／min。

3

2.使用值

使用值是指电风扇在额定电压、额定频率与最高转速档运转条件下，每分钟每瓦输出的

最小风量。是电风扇在额定条件下全速运转时输出风量与输入功率的比值，单位为m／

3

(min·W)。电风扇的使用值越大，说明它把电能转变成风能的转换率就越高。

输出风量和使用值：这是反映电风扇使用性能的两个最主要的指标。输出风量和使用值

均与电风扇转速、扇叶规格、形状、扭角等有关系，测量输出风量必须在专门的测风室进行。

3.起动性能

电风扇在额定电压、额定频率的条件下，应起动灵敏，在3—5S内达到全速运转，且运

转平稳，风压均匀。

4.调速比

电风扇的调速比是指在额定电压、额定频率的情况下运转时，最低挡转速与最高挡转速

的比值，用百分数来表示。 调速比=(最低档转速/最高档转速)×100%

调速比反映了电风扇高低档转速差别的程度。如果调速比过大，说明高、低档转速没有

明显差别，失去调速意义。如果调速比过小，说明低速档转速太低，会造成低速档起动困难。

国家相关标准规定：250 mm电容式台扇、璧扇调速比不应小于80%，电容式吊扇调速比

不应大于50%。

5.温升

温升指电风扇在额定电压、额定频率的条件下运转，各部位允许的最高温度与环境温度

（规定取40℃）的差值。

6.摇头机构：要求在摇头时，风向变动稳定，无卡阻或震颤现象。扇叶施转直径为300mm

以上台扇、落地扇、台地扇的摇头角度≥80°；壁扇≥40°。在最高档位运转时，摇头频率

≥4次/min。

俯仰角：电风扇的俯仰角是指上仰和下俯的角度。台扇、台地扇、落地扇的仰角应

当≥20°，俯角应当≥15°；且当俯角最大时作摇头运转，后网罩不能与机座相碰。

7.噪声

风扇的噪声来源于电动机扇叶和机械传动部分，噪声的大小直接影响风扇的使用效果。

合格的电风扇允许噪声应在60db以下。

8.使用寿命

国家标准规定：电风扇在正常条件下，经过5000h连续运转后，应能运转。电风扇的摇

头机构经2000次操作，扇头轴向定位装置经250次操作，仰俯角或高度调节装置及螺旋夹

紧件经500次操作后，均不得损坏零件及调节失灵。

1.3.2 电风扇的主要性能与电气参数

电风扇的电气参数包括很多，这里着重介绍绝缘性能、电气强度、漏电流、稳定温升、

启动性能、输入总功率。

绝缘性能：电风扇在高温[(40土2)℃]、高湿度(93％)状态下，绕组对机壳的绝缘电阻

应≥2MΩ，有加强绝缘的带电部件对地的绝缘电阻≥2MΩ。测绝缘电阻可采用兆欧表。在电

风扇断电的情况下，由兆欧表的“电路”和“接地”两个接线柱上分别引出两根线至受测部

位，然后以120次／min的速度平稳地摇动手柄约1min，待指针稳定后，便可读出兆欧表指

示的绝缘电阻数值。

电气强度：电风扇长期工作时，不仅要承受额定工作电压的作用，还可能会承受过电压

作用。当电压达到一定值，就会使绝缘击穿。所以电气强度试验又被称为耐压试验。为了保

证电风扇使用安全可靠，其带电部件与外壳之间的绝缘应能承受50Hz正弦交流电压历时

1min而无击穿现象。

漏电流：在一定电压条件下，由电器导电部分通过绝缘到地线或非带电外壳间的泄漏电

流称为漏电流。电风扇在1.1倍额定电压下且稳定温升时，外壳与电源间泄漏电流≤0.25mA。

稳定温升：通过测量电动机绕组、电抗器绕组的温升或温度，目的是为了判断电风扇能

否可靠工作。

启动性能：在额定频率的条件下，电风扇处于最低转速挡运转状态，台扇的电动机轴呈

水平，且在摇头范围内任一点，加85％的额定电压，应能由静止状态顺利启动。

输入总功率:输入总功率是指电风扇驱动电动机及其所有可拆开的电器件，在额定电压

和正常工作温度下的输入功率的总和。测输入总功率时，电风扇在额定条件、正常温度下工

作；所有可拆开的用电器件均处于工作状态；台扇类电风扇的电动机轴呈水平，且在摇头状

态，最高速度运行30min后测试。

1.4电风扇主要材料和加工工艺

1.4.1外壳

电风扇外壳一般由塑料和金属两种材料构成。电风扇中传动机械和固定机件一般有塑料、橡

胶、金属三种材料。电风扇的零部件很多，每一种部件所用材料，如电机、电抗器、定时器

以及各种开关元件组成材料多而特殊。

罩子是铁丝做的网罩,一般评判其好与不好的标准就是网罩的钢丝的厚度,越厚越好不

会变形，小孩的手也不容易进去。一般网罩分前后两部分，后罩用直径1．0—1．5mm的钢

丝点焊在2mm×5mm左右的扁钢丝上，制成带有骨架的辐射形或螺旋形，借助螺钉或锁紧螺

母紧固在扇头前端盖上。前罩用同样的材料制成辐射形，前网罩靠扣夹夹固在后网罩上。网

罩的外表面经镀铬或喷塑处理，增加美观并能防止生锈。前网罩的中心一般都装有装饰圈。

1.4.2扇叶

轴流风扇的叶片数目往往是奇数，这是因为采用偶数片形状对称的扇叶时，如果没有调

整好平衡，很容易使系统发生共振，加上叶片材质无法抵抗振动产生的疲劳，就会使叶片或

心轴发生断裂，因此多设计为关于轴心不对称的奇数片扇叶设计。这一原则也普遍应用于包

括部分直升机螺旋桨在内的各种扇叶设计中。

风扇叶片一般的都是用的PP 材质的，也就是我们常说的再生塑料，成本较低，还有一

种就是AS材质，就是工程塑料，相对来是说成本高些，但是质量会好很多，现在多数电扇

的叶片采用工程塑料注塑成型。

1.4.3底盘

电风扇底盘的要求：耐磨耐腐蚀、底座底面平整、消震性、底座与支杆垂直、具有足够

质量。底盘耐磨耐腐蚀性是因为电风扇底盘大多都是和地面直接接触，部分环境下底座有可

能在恶劣环境下工作，比如电风扇在一些机械厂工作时就要求电风扇底座在潮湿多油的环境

下依然能保持主体性能，因此要求底座具有耐潮湿、耐腐蚀的性能。同时还要求底座底面平

整，能与地面平稳接触，不产生晃动。在电风扇电机工作时会产生震动，所以要求电风扇底

座最好具有一定的消震性。底座与支杆垂直：电风扇底座的底平面要求与支架垂直，以保证

电风扇机身与地面垂直。电风扇的底盘还要求具有足够质量，以确保电风扇整体重心尽量靠

下，在电风扇工作时能尽量平稳，不至于使电风扇工作时风的反作用力使电风扇来回摇动而

造成危险。因落地扇的重心位置较高，为保持足够的稳定性，落地扇的底盘采用铸铁制成。

1.5典型产品案例设计分析

综观当今电风扇市场，健康、人性和时尚是厂家抢夺消费者眼球的三大“杀手锏”。下

面对市场上几款比较有特点的电风扇进行分析。

1.5.1 美的电风扇设计分析

美的FS40-8HR电风扇外观设计比较时尚华贵，带有蚀纹图案装饰，采用晶亮的黑色设

计，透明镶件配以时尚蚀纹图案，具现实独特的气质，结实的材质使用，耐磨损，落地地盘

结实，机体的稳定性较好，采用双环网罩高强度的设计，不会因磕碰而变形。

美的FS40-8HR电风扇采用5片机翼扇叶设计，遵循飞机螺旋桨的原理，送风更加柔和，

扇叶的材料采用日本进口，更加耐用，全新的8字摇头设计，送风范围更广，16小时的预

约定时功能，更加方便，具有自然风、正常风和睡眠风的设计，独创的两档睡眠风模式，更

加人性化，配有遥控器，可远距离操作，光触媒可净化空气，大显示屏实时显示，更加直观。

图1-12美的FS40-8HR电风扇 图1-13美的FS40-8HR电风扇

图1-14美的FS40-8HR电风扇

1.5.2 无印良品电风扇设计分析

图1-15是一款可无线遥控的电风扇，可以通过遥控器调节风扇的高度、速度、方向和

频度。整体以塑料为主要材料，造型简约，尺寸比例匀称。风扇的时间都是分配在ON和OFF

开关上，通过设计空间和风的关系来表达简洁和平衡。整体设计干净、整洁，是简约设计中

的典范。

图1-15无印良品MUJI牌电风扇

1.5.3 无叶电风扇（Air Multiplier）设计分析

图1-16、1-18、1-19为JAMES DYSON公司推出的一款无扇叶电风扇，又称作空气倍增

器。这种无叶电风扇外形线条相当简约，下面是一个底座，上面是一个类似指环的大圆环，

能产生强有力的凉爽空气，也比传统电风扇更加安全更加静音，而且使用者不需要为清理扇

叶上积满的灰尘发愁了。如此时尚美观的外形，即使作为一件漂亮的家居装饰品也非常不错。

无扇叶电风扇采用类似烘手机的原理，从圆柱形底座每秒吸入27公升的 空气，将气流

推向上方的气流导引环，而导引环上排列着许多1.3mm宽的细缝可导出气流，这样的设计也

有效地将周边空气一起捲入这股气流中，每秒可吹出 405公升的风量，是吸入空气的15倍。

这样一个产品没有推出以前，估计没有多少人会认为风扇没了扇叶也能够吹风，这项创

新启发了人们，只要勇于设想，主动尝试从不同的角度去思考，生活中有很多细节是可以不

断得到优化和完善的。

图1-16DYSON无叶电风扇 图1-17DYSON无叶电风扇

图1-18DYSON无叶电风扇

1.6电风扇设计实训

1.6.1设计要求与设计定位

产品形态现代简约，采用对称造型，体现雅致清新的气质，符合现代都市人的审美意识。

产品尺寸、比例适当、功能合理，符合一般用户的使用习惯和使用环境要求。

设计一款现代、大众风格的家用台式风扇。满足普通的日常需求，造型风格上符合都市

大众的审美需求。

1.6.2市场调研及分析

目前国内市场上的台扇品牌众多、风格各异，消费者在选择商品时主要依据的是功能的

需求、造型的式样、品牌的口碑以及性价比。国内市场十大电风扇品牌：美的、格力、艾

美特、联创、先锋、新钻/富士宝、飞利浦、钻石、金羚、海尔。

简约主义风格在现代产品设计中广泛运用。简约主义的特色是将设计的元素、色彩、原

材料简化到最少的程度，但对色彩、材料的质感要求很高。因此，简约的设计通常非常含蓄，

往往能达到以少胜多、以简胜繁的效果，这样更加契合当今社会人们生活节奏快，精神压力

大的状态，使用户舒缓放松。

1.6.3设计初期草图及方案

图1-19 产品设计初期草图

草图的初期阶段，对风扇的形态进行初步的探索设计，尽量多的记录下创意灵感，以便

进行下一步的草图深化工作。

设计方案进一步深化：

图1- 20 产品设计方案总结

运用绘图工具和平面绘图软件对草图进行进一步的分析，提取出可行性方案，并对

方案进行深化。在这一阶段，应该对产品的细节和材质进行初期的考虑。

1.6.4三维建模型与流程总结

图1- 21 产品最终效果图

图1-22 产品最终效果图

最终的产品配色选用了黑、白两色，色彩单纯、造型简约，传达出了现代生活的理念和

精神。

本案例体现的是产品整合创新的开发流程，请读者自己总结出设计流程图表。

1.7 小结

通过电风扇产品设计这一章节的内容，详细介绍了电风扇分类、结构、材料、造型等等关于

电风扇产品设计的相关内容。并且提供了一个完整的设计实例供读者学习、参考。