无叶电风扇的原理与应用研究

张宇瀚

摘 要：风扇是人们生活中必不可少的电器，传统风扇不仅噪音大、安全性低，美观性也差，无叶风扇是近年来诞生的新型电器，与传统电扇相比，有着众多优点，比如没有震颤感、安全性高、能耗低、噪音小、易清洁，且其外形设计更加时尚，美观大方，富有科技感，表现出了良好的发展前景。该文主要针对无叶风扇的原理与应用进行分析。

关键词：无叶电风扇 原理 应用

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）12（b）-0120-02

无叶风扇就是人们常说的空气增倍机，该种机器能够将空气聚集在一个直径为1.3 mm的原型环中，将其吹出。

由于空气是强迫性的从这一个圆圈中吹出，所以它通过的空气量比有叶电扇增加了15倍，每小时的速度也增加了35 km。无叶风扇没有设置叶片，不会吸附尘土，清洗起来也十分方便，在使用方面，无叶风扇的安全性较高，不会割伤人们的手指。利用持续性的空气流动，不会像常规的风扇一样，其气流更加的舒适、平稳，也没有传统风扇头重脚轻的弊端。在外观设计方面，无叶风扇美观、大方、时尚，科技感十足，表现出了良好的发展前景。

1 无叶风扇的原理

无叶电风扇的底座设置了一个40 w的电马达，这个电马达可以33 L/s的速度将空气吸入，再利用气旋加速器进行加速处理，有效提升了空气的流通速度，再利用扇头将风从内环中吹出来，在环绕力因素的影响下，可以带动附近空气的旋转，产生风。与传统风扇相比，无叶风扇的最大不同就是没有设置叶片，无叶风扇的技术就像汽车涡轮增压或者喷气式飞机的原理，将空气从底部吸入，利用隐藏的叶轮将空气沿着一个圆形轨迹喷出，营造出源源不断的持续冷空气。这种空气的流动性比有叶风扇产生的空气流动更加具有平稳性。

那么无叶风扇是如何将风吹出来的呢？原理非常简单，风在最开始的时候是从无叶风扇圆环中的一个细微的风槽吹出来的。也就是无叶风扇头顶中的巨大圆环，圆环的中央有一条宽1毫米的“小通道”，风最早就是由风扇底部中的涡轮风扇抽取其旁边的空气从这个“小通道中” 吹出来的。当空气以55 mi的速度从宽1 mm的细缝中吹出来时，它会带动周边所有的空气一起往前吹：因为空气全部向前走，就会降低圆环后边的气压，那么风扇后边的空气会以平衡气压的方式加入。在这两个物理条件的帮助下，气流的作用被明显加大，使涡轮风扇自身的抽取量增加了15倍。

无叶风扇的研发来借鉴了飞机涡轮发动机原理，将其分为进气口以及出气口两个组成，进气口设置在圆柱位置，出气口则设置在风口。在电机的转动下，扇叶会随之进行转动，将外界的风吹入到通道中，随着圆柱中空气的减少，风会大量进入到进气口，借助于大气压力，进气口的风速度也会加快，这就有效保障了无叶风扇的风量。

无叶风扇最早由戴森公司发明，与传统风扇相比，无业风扇有着显著的优势，噪音小、能耗低、容易清洁，但是无叶风扇的本质依然是风扇，无法像空调一样产生制冷效果。

2 无叶风扇的工业应用前景

无叶风扇不仅可以使用于普通电器之中，还可以应用在一般的工业之中，例如风水冷却设备水，这是铝型材生产中经常使用的技术，因为水盖里溢出的水会溅在挤压机的模具上边，使得模具的溫度降低，就会影响机器的挤压速度。为了不让水盖里的水溅到机器上，曾采用过许多的方法，都都无法达到理想的效果，降低了生产效率。为此，可以借助无叶风扇的设计原理，采用物理法来制造出大圆环，材料最好使用不锈钢，该种设计方式不同于无叶风扇，进入进气口中的气体并不是单纯的对周边空气的压缩，而是已经经过了空气压缩泵的处理，再使用圆环进行二次增压，经由1毫米的“小通道”吹出时，这有效增加了气流的风速和压强，当气流吹到水盖上时，水就不会从水盖里溅出来，提高了生产的安全性与效率。

同样在铝型材生产中，无叶电风扇也可以应用在吹干铝型材的工序中，当铝型材从冷却设备中出来时，产品有大量的水，之前吹干材料的设备为有叶电风扇，不仅带走铝型材表层的水，也使水滴在了叶片上，流到了风扇的电机中，会对风扇电机造成一定程度的损害，提高了维修机器的成本，如果因为滴水造成了电机短路，还可能造成生产线的停工，因为工厂生产线的电是直接连接的，所以一个电机的短路可能造成整个电器瘫痪，耽误工程进度。但是如果选择无叶风扇，同样设计制造一排圆环，材料仍然是不锈钢，就可以集中或者单独使气体流通，与有叶片的风扇不同，电机并非相连在一次，因此，铝型材表层的水就不会滴到电机里边。

无叶电扇与传统风扇相比有许多好处：无叶片，相对安全系数高，危险性低；有叶风扇风感剧烈，平稳度与舒适度较低，无叶风扇因为空气倍增原理所以更加平稳舒适；有叶片就需要定期的清洗，无叶风扇就免去了这个麻烦的步骤；两者的噪音程度也有很大的差距。

无叶风扇有着突出的优势，迅速在市场上得到了推广，为了保护自己的发明，戴森公司申请了专利，数据显示，截止到2016年，戴森公司无叶风扇的保护专利已经有142项，这些项目都是出于有效状态的。除了以上项目之外，还申请了相关的发明专利与新型专利，为了保证自己的设计创新性，戴森公司还额外申请外观专利。根据关于《专利法》中的规定，外观设计也是专利的一个重要内容，这一设计就是针对产品图案、形状、色彩等自由组合，设计出就创新性与美感的新设计。外观设计专利相对于发明专利而言更直观，保护范围也更明确，寻求专利保护也更容易一些。

3 结语

如今无叶风扇已经运用在人们生活领域中，小到作为家庭的风扇，可以保护儿童、家人不受伤害；大到应用于工厂车间，使得生产效率提高。由此可见，它的工业市场前景是不可估量的。

参考文献

[1] 王成群，闫丽，曹卫锋，等.BM6201FS在无叶风扇控制系统中的应用设计[J].计算机测量与控制，2014，22（10）：3152-3154.

[2] Freire， Atila P.Silva，Miranda， Davi DE，Luz， Leonardo M.S，Frana， Guilherme F.M.Bubble plumes and the Coanda effect[J].International Journal of Multiphase Flow， 2007.

[3] 黄莺，陶汉卿.基于FPGA和DMC算法的无叶风扇的设计[J].河池学院学报，2013，33（2）：97-101.

[4] 唐明良，张红梅，刘陈.基于无叶风扇控制器的设计及应用[J].科技资讯，2013（10）：110.

[5] Khoshnevis， A.B.，Hariri， S.，Farzaneh-Gord， M.The effect of convex wall curvature on the structure of the turbulent boundary layer[J].Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers， Part C： Journal of Mechanical Engineering Science，2011.