360度转向双变频调速电风扇
技术领域
[0001] 本发明涉及一种360度转向双变频调速电风扇，可显著地循环室内空气，是一种新
型的家电产品。
背景技术
[0002] 空调冷暖设备可以有效地改善室内的温度，但是，人们常常发现，在室内打开空调
冷暖设备后，地面往往与屋顶之间的温度差很大，让人感觉不舒适，特别是那些患有空调症
的人群，不适合吹空调。另一方面，由于室内空气流通不畅，如果在房间内晾晒衣物，还会使
封闭的房间中产生霉菌或异味。如何高效促进室内气流交替，解决室内空气滞怠，实现室内
温度冷暖均衡，直接导致了本发明的产生。
[0003] 为了使房间内空气充分循环起来，本发明设计了一种360度转向双变频调速电风
扇，与传统的生风取凉的电风扇不同，送风部分采用永磁直流无刷电机变频控制，风扇座
360度转向摇头采用高扭矩永磁直流电机变频控制。通过超大风量将强大的风力送达远端，
造成裹挟夹卷效应，从而使得空调周围的空气也跟随流动起来，可有效地循环室内空气，是
一种新型的家电产品。
[0004] 该设备如果与普通空调设备联合使用，据测算，可节省高达20%的空调电费，室内
晾晒衣物的时间可缩至原来的三分之二。
[0005] 该设备除了可在夏季使用，在冬天也可以使用。因为通过改善室内的温度分布，可
以解决取暖器制热时使房间温度均匀问题，让人体感觉更加舒适。
[0006] 该设备也可以单独使用，它与普通的电风扇相比，能够模拟制造出自然风，而非具
有明显正弦变化规律变化的人造风，特别适合那些不习惯吹电风扇的人群。
发明内容
[0007] 技术问题
[0008] 中国每年大约生产4000万至6000万台电风扇，基本特征是千篇一律或大同小异。
通常采用罩极式交流电机或单相异步电动机或电容运转式异步电动机，换挡为有极调速，
最大摇头角度为90度，最大扇面俯仰通过六个档位的弹簧滚珠限位结构调整，俯仰角度在
下15度到上25度之间。送风方式上具有明显的正弦变化规律，所以，电风扇制造的人造风都
是伪自然风。在与室内空调设备配合使用、促进室内气流交替、实现温度均衡方面能力有
限。
[0009] 技术方案
[0010] 本发明对一种360度转向双变频调速电风扇提出了一种全新的设计方案。最重要
的特色在于，
[0011] 1、采用了双电机结构，控制风扇叶片的是永磁直流无刷电机，驱动转向摇头的是
内置减速齿轮组的高扭矩永磁直流电机，送风的同时可实现风扇座360度转向摇头。
[0012] 2、采用了一体化电路，一块双核单片计算机可同时并行实施双电机的变频调速控
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制。
[0013] 3、遵循风速的功率谱密度与其运转频率的变化成反比的控制算法，可模拟自然风
以及符合正弦曲线的伪自然风，两种送风模式下均可变频调速。
[0014] 4、本发明可单独使用，也可以作为循环风扇与空调或其它辅助加热设备配合使
用。
[0015] 5、双核单片计算机还可控制其正反转摇头，支持红外线遥控器操作。在节能、降耗
和促进室内空气流通方面大大提升。
[0016] 其技术方案具体如下：
[0017] 一种360度转向双变频调速电风扇，由风扇罩、风扇座、底座壳体、底座盖板、电源
线、风扇叶片、手拧螺杆、永磁直流无刷电动机、 PCB板、高扭矩永磁直流电机、转动球柱、轴
承组成，其特征在于：
[0018] 所述的360度转向双变频调速电风扇为双电机驱动结构，送风部分由永磁直流无
刷电动机驱动，风扇座360度转向摇头部分由高扭矩永磁直流电机驱动，双电机控制由PCB
板上的电路实现，双核单片计算机可并行控制永磁直流无刷电动机和高扭矩永磁直流电机
变频调速；
[0019] 所述风扇罩通过风扇罩外壁螺纹与风扇座上的风扇座内壁螺纹相连；
[0020] 所述永磁直流无刷电动机的转动轴穿过风扇座中心孔，通过螺丝穿过风扇座上电
动机固定孔与永磁直流无刷电动机的安装孔相连；
[0021] 所述的风扇叶片安装在永磁直流无刷电动机的转动轴上，并封闭在风扇罩与风扇
座之间；
[0022] 所述的风扇座上有一弧形力臂，力臂上有一个圆柱形内球形接头，圆柱形内球形
接头上有环形开口和调节螺丝孔，手拧螺杆穿过调节螺丝孔后可调节固定风扇座的俯仰角
度；
[0023] 所述的底座壳体上有一个中心孔、一个圆柱台阶、四个PCB板固定柱，所述的圆柱
台阶上开有四个高扭矩永磁直流电机固定孔，所述的轴承镶嵌在圆柱台阶内；
[0024] 所述的高扭矩永磁直流电机壳体上有四个安装耳，螺丝穿过安装耳的螺丝孔后，
与底座壳体上的高扭矩永磁直流电机固定孔相连固定；
[0025] 风扇座与底座壳体的链接由转动球柱完成，所述的转动球柱一端为球形，另一端
为圆柱形，其中球形端开有一个环形孔, 圆柱形端中央开有一个正方形孔，转动球柱球形
的一端安装在圆柱形内球形接头中，圆柱形的一端穿过轴承后，将高扭矩永磁直流电机的
方形转动轴插入转动球柱的正方形孔中，当高扭矩永磁直流电机转动时，方形转动轴带动
转动球柱旋转，转动球柱带动风扇座、永磁直流无刷电动机和风扇叶片作360度转动；
[0026] 所述的PCB板为圆形，有中心开口，板上固化有永磁直流无刷电机与高扭矩永磁直
流电机双电机控制电路，焊接有双核单片计算机、驱动芯片、信号调理芯片、VMOS功率管组、
电解电容组，其中，双核单片计算机的引脚分别与驱动芯片和信号调理芯片相连，驱动芯片
与VMOS功率管组的控制脚相连，VMOS功率管组的出线端再分别与永磁直流无刷电机、高扭
矩永磁直流电机相连，螺丝穿过PCB板固定孔后再与底座壳体上的PCB板固定柱相连，从而
固定PCB板。
[0027] 所述的底座壳体上安装有电源开关和红外线接收与LED指示灯，支持红外遥控器
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操作，电源线穿过底座壳体的穿线孔后焊接在PCB板上。
[0028] 所述永磁直流无刷电动机的控制电缆穿过圆柱形内球形接头上的环形开口、转动
球柱上的环形孔、正方形孔、高扭矩永磁直流电机方形转动轴中心处的出线孔后与PCB板上
的VMOS功率管组和信号调理芯片的引脚相连。
[0029] 所述永磁直流无刷电动机的控制电缆穿过转动球柱上的环形孔、正方形孔、高扭
矩永磁直流电机方形转动轴中心处的出线孔后与PCB板上的VMOS功率管组和信号调理芯片
的引脚相连。
[0030] 所述的底座盖板通过底座盖板外壁螺纹与底座壳体上的底座壳内壁螺纹相连。
[0031] 所述的双核单片计算机内固化有红外线遥控程序和自然风控制算法程序，永磁直
流无刷电机按照风速的功率谱密度与其运转频率的变化成反比的模式，驱动风扇叶片，模
拟吹出自然风。
[0032] 所述的高扭矩永磁直流电机内置减速齿轮组，由双核单片计算机变频调速控制，
调速后经内置减速齿轮组输出的转速为每分钟1至60转，通过转动球柱，再驱动风扇座实现
360度转向摇头，双核单片计算机还可控制其正、反转动。
[0033] 技术效果
[0034] 本发明提出的360度转向双变频调速电风扇有如下有益效果：
[0035] 1、本发明最重要的特色在于，所述的360度转向双变频调速电风扇采用双电机驱
动结构和双核单片计算机实施的双变频电机控制，送风部分由永磁直流无刷电动机驱动，
风扇座360度转向摇头部分由高扭矩永磁直流电机驱动，双电机一体化控制电路，实现了系
统最省，整体最优。
[0036] 2、本发明所述的360度转向双变频调速电风扇，由于舍弃了传统的单相电容运转
式异步电机的驱动模式，采用永磁直流无刷电动机驱动，与普通空调设备联合使用后，可节
省20%的空调电费，室内晾晒衣物的时间可缩至原来的三分之二，自身功耗最小低至3瓦，节
能降耗明显。
[0037] 3、本发明与普通风扇最大的不同之一是送风方式上的不同，传统的电风扇制造的
人造风都是伪自然风，具有明显的正弦变化规律；本发明吹出的是没有变化规律的自然风，
它不是一束风，而是一面风，按照风速的功率谱密度与其运转频率的变化成反比的模式，吹
出的风像水流一样，缠绕着吹风者，甚至可以用正态分布的算法表现出来，体验者可感受到
室内温度均衡、舒适。
[0038] 4、本发明与传统的生风取凉的电风扇不同，转向摇头动作由高扭矩永磁直流电机
驱动，可360度变频调速转向摇头；送风部分采用变频调速气流倍增技术，永磁直流无刷电
动机最高转速可达到8000转/分，当气流急速产生时，它通过裹挟夹卷效应拉扯周围的空
气，气流瞬间增强数倍，从而使得周围的空气也跟随流动起来，可快速有效地循环室内空
气，是一种新型的家电产品。
附图说明
[0039] 图1 360度转向双变频调速电风扇外形图一；
[0040] 图2 360度转向双变频调速电风扇外形图二；；
[0041] 图3 360度转向双变频调速电风扇外形图二；
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[0042] 图4 移开底座盖板后的360度转向双变频调速电风扇外形图；
[0043] 图5 去掉底座盖板后的360度转向双变频调速电风扇外形图；
[0044] 图6 去掉风扇罩、风扇座、风扇叶片、底座盖板后的360度转向双变频调速电风扇
外形图；
[0045] 图7 360度转向双变频调速电风扇爆炸图一；
[0046] 图8 360度转向双变频调速电风扇爆炸图二；
[0047] 图9 360度转向双变频调速电风扇爆炸图三；
[0048] 图10 360度转向双变频调速电风扇爆炸图四；
[0049] 图11 360度转向双变频调速电风扇爆炸图五；
[0050] 图12 360度转向双变频调速电风扇爆炸图六；
[0051] 图13 360度转向双变频调速电风扇爆炸图七；
[0052] 图14 360度转向双变频调速电风扇爆炸图八；
[0053] 图15 360度转向双变频调速电风扇爆炸图九。
[0054] 标号说明：
[0055] 1 风扇罩
[0056] 110 风扇罩外壁螺纹
[0057] 2 风扇座
[0058] 21 风扇座内壁螺纹 22 风扇座中心孔
[0059] 23 电动机固定孔 24 环形开口
[0060] 25 调节螺丝孔 26 圆柱形内球形接头
[0061] 3 底座壳体
[0062] 31 中心孔 32 圆柱台阶
[0063] 33 PCB板固定柱 34 高扭矩永磁直流电机固定孔
[0064] 35 底座壳内壁螺纹
[0065] 4 底座盖板
[0066] 41 底座盖板外壁螺纹
[0067] 5 电源线
[0068] 51 电源开关 52 红外线接收与LED指示灯
[0069] 6 风扇叶片
[0070] 7 手拧螺杆
[0071] 8 永磁直流无刷电动机
[0072] 81 转动轴 82 安装孔
[0073] 83 控制电缆
[0074] 9 PCB板
[0075] 91 双核单片计算机 92 驱动芯片
[0076] 93 信号调理芯片 94 VMOS功率管组
[0077] 95 电解电容组 96 PCB板固定孔
[0078] 97 中心开口
[0079] 10 高扭矩永磁直流电机
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[0080] 101 出线孔 102 安装耳
[0081] 103 方形转动轴
[0082] 11 转动球柱
[0083] 111 环形孔 112 正方形孔
[0084] 113 俯仰角度调整孔
[0085] 12 轴承
具体实施方式
[0086] 本发明如图1至图15所示。下面结合附图说明本发明的具体实施方案：
[0087] 一种360度转向双变频调速电风扇，由风扇罩1、风扇座2、底座壳体3、底座盖板4、
电源线5、风扇叶片6、手拧螺杆7、永磁直流无刷电动机8、 PCB板9、高扭矩永磁直流电机10、
转动球柱11、轴承12组成，其特征在于：
[0088] 所述的360度转向双变频调速电风扇为双电机驱动结构，送风部分由永磁直流无
刷电动机8驱动，风扇座360度转向摇头部分由高扭矩永磁直流电机10驱动，双电机控制由
PCB板9上的电路实现，双核单片计算机91可并行控制永磁直流无刷电动机8和高扭矩永磁
直流电机10变频调速；
[0089] 所述风扇罩1上带有反射性的条状格栅，风扇罩1通过风扇罩外壁螺纹110与风扇
座2上的风扇座内壁螺纹21相连；
[0090] 所述永磁直流无刷电动机8的转动轴81穿过风扇座中心孔22，通过螺丝穿过风扇
座2上电动机固定孔23与永磁直流无刷电动机8的安装孔82相连；
[0091] 所述的风扇叶片6安装在永磁直流无刷电动机8的转动轴81上，并封闭在风扇罩1
与风扇座2之间；
[0092] 所述的风扇座2上有一弧形力臂，力臂上有一个圆柱形内球形接头26，圆柱形内球
形接头26上有环形开口24和调节螺丝孔25，手拧螺杆7穿过调节螺丝孔25后可调节固定风
扇座2的俯仰角度；
[0093] 所述的底座壳体3上有一个中心孔31、一个圆柱台阶32、四个PCB板固定柱33，圆柱
台阶32上开有四个高扭矩永磁直流电机固定孔34，所述的轴承12镶嵌在圆柱台阶32内；
[0094] 所述的高扭矩永磁直流电机10的壳体上有四个安装耳102，螺丝穿过安装耳102的
螺丝孔后，与底座壳体3上的高扭矩永磁直流电机固定孔34相连固定；
[0095] 风扇座2与底座壳体3的链接由转动球柱11完成，所述的转动球柱11一端为球形，
一端为圆柱形，其中球形端开有一个环形孔111 , 圆柱形端中央开有一个正方形孔112，转
动球柱11球形的一端安装在圆柱形内球形接头26中，圆柱形的一端穿过轴承12后，高扭矩
永磁直流电机10的方形转动轴103插入转动球柱11的正方形孔112中，当永磁同步电10转动
时，方形转动轴103带动转动球柱11旋转，转动球柱11带动风扇座2、永磁直流无刷电动机8
和风扇叶片6作360度转动；
[0096] 所述的PCB板9为圆形，有中心开口97，板上固化有永磁直流无刷电机8与高扭矩永
磁直流电机10双电机控制电路，焊接有双核单片计算机91、驱动芯片92、信号调理芯片93、
VMOS功率管组94、电解电容组95，其中，双核单片计算机91的引脚分别与驱动芯片92和信号
调理芯片93相连，驱动芯片92与VMOS功率管组94的控制脚相连，VMOS功率管组94的出线端
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再分别与永磁直流无刷电机8、高扭矩永磁直流电机10相连，螺丝穿过PCB板固定孔96后再
与底座壳体3上的PCB板固定柱33相连，从而固定PCB板9。
[0097] 所述的360度转向双变频调速电风扇，底座壳体3上安装有电源开关51和红外线接
收与LED指示灯52，支持红外线遥控器操作，电源线5穿过底座壳体3的穿线孔后焊接在PCB
板9上。
[0098] 所述永磁直流无刷电动机8的控制电缆83穿过圆柱形内球形接头26上的环形开口
24、转动球柱11上的环形孔111、正方形孔112、高扭矩永磁直流电机10的方形转动轴103中
心处的出线孔101后与PCB板9上的VMOS功率管组94和信号调理芯片93的引脚相连。
[0099] 所述的底座盖板4通过底座盖板外壁螺纹41与底座壳体3上的底座壳内壁螺纹35
相连。
[0100] 所述的360度转向双变频调速电风扇，双核单片计算机91内固化有红外线遥控程
序和自然风控制算法，永磁直流无刷电机8按照风速的功率谱密度与其运转频率的变化成
反比的模式，驱动风扇叶片6，模拟吹出自然风。
[0101] 为了加大360度转向控制的力矩，所述的高扭矩永磁直流电机10内置减速齿轮组，
由双核单片计算机91变频调速控制，PCB板9上焊接有温度传感器，以根据周边温度曲线实
时控制360度转向的快慢，变频调速后再经内置减速齿轮组变速，输出的转速可调整到每分
钟1转至60转，通过转动球柱11，再驱动风扇座2实现360度转向摇头，双核单片计算机91还
可控制其正、反转动。
[0102] 在红外线遥控器的控制下，本发明可作为电风扇单独使用，也可以作为循环风扇
与空调或其它辅助加热设备配合使用；可选择模拟自然风以及符合正弦曲线的伪自然风，
两种送风模式下均可变频调速。
[0103] 本发明所述的永磁直流无刷电机的最高转速可达到8000转/分，作为循环风机使
用时，它通过裹挟夹卷效应拉扯周围的空气，气流瞬间增强数倍，从而使得周围的空气也跟
随流动起来，与风扇座的转向摇头相配合，可快速有效地循环室内空气。
[0104] 本发明由于采用双电机一体化控制电路，用一块双核单片计算机并行实施了双直
流电机的变频调速控制，从而实现了系统最省，整体最优。其意想不到的效果是，作为室内
循环风扇，它四季皆可使用，最低功耗低至3瓦，是常规换气扇、通风机的最佳更新换代产
品，可广泛应用于家庭、礼堂、餐馆、电影院、展览馆等场合；作为普通风扇，它可以模拟吹出
自然风，给人带来更多的清爽。本发明节能降耗、噪声低，与空调或其它取暖设备配合使用
尤佳，特别适合那些患有空调症的人群，市场前景相当广阔。
