淺析電吹風(fēng)的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)

王進(jìn)述 張遠(yuǎn)望

摘 要：論述了電吹風(fēng)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)思路和原則，提出了開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)中的主要注意事項(xiàng)和應(yīng)對(duì)方法。

關(guān)鍵詞：電吹風(fēng)；開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)

引言

隨著生活的提高，越來(lái)越多的家用電器走進(jìn)了普通家庭，家電的市場(chǎng)愈發(fā)寬廣，從事家電設(shè)計(jì)的技術(shù)人員越來(lái)越多。為了提高技術(shù)人員水平，筆者根據(jù)自己開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，介紹電吹風(fēng)類的家電的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

1 電吹風(fēng)的工作原理和主要類型

1.1 工作原理和類型

電吹風(fēng)主要用于吹干頭發(fā)與整形，也可用于食物、衣物的吹干。當(dāng)電吹風(fēng)接通電源后，電機(jī)帶動(dòng)風(fēng)葉旋轉(zhuǎn)，將空氣從進(jìn)風(fēng)口吸入，經(jīng)過(guò)電熱元件加熱，把熱風(fēng)從出風(fēng)口吹出，再加上適當(dāng)?shù)拈_(kāi)關(guān)設(shè)定及溫度控制保護(hù)，輸出不同溫度和不同流速的空氣流。電吹風(fēng)根據(jù)用途不同分為三類：專業(yè)、家用和旅行電吹風(fēng)。其中專業(yè)電吹風(fēng)一般采用交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)風(fēng)葉，功率大，風(fēng)量足，使用壽命長(zhǎng)；家用電吹風(fēng)一般使用直流電機(jī)，功率偏小；旅行電吹風(fēng)外形小，可以折疊收藏，攜帶方便，一般功率偏小，多采用雙電壓設(shè)計(jì)，方便旅行時(shí)使用。

1.2 電吹風(fēng)的主要零件

電吹風(fēng)的主要零件有電源線、開(kāi)關(guān)、入風(fēng)網(wǎng)、防滑膠、護(hù)線套、電機(jī)與風(fēng)葉組合、發(fā)熱線架、 出風(fēng)網(wǎng)、隔熱筒。常用配件包括擴(kuò)散器和風(fēng)嘴。

2 電吹風(fēng)的設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)原則

2.1 設(shè)計(jì)思路

首先根據(jù)客戶的要求，設(shè)計(jì)出滿足客戶要求的外形；再根據(jù)外形設(shè)計(jì)出滿足要求的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，包括電機(jī)和風(fēng)葉組合，發(fā)熱線架；設(shè)計(jì)電路圖和發(fā)熱線布置方案，選配零件；對(duì)設(shè)計(jì)樣品進(jìn)行測(cè)試，送認(rèn)證機(jī)構(gòu)測(cè)試，待取得認(rèn)證測(cè)試通過(guò)后進(jìn)行生產(chǎn)。設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是外形和發(fā)熱線架部分。

2.2 設(shè)計(jì)原則

2.2.1 外型設(shè)計(jì)原則：

電吹風(fēng)外型需考慮人體工程因素，手柄必須適合單手操作所有功能，重量較輕，方便操作者長(zhǎng)期單手持使用，產(chǎn)品重心在手持時(shí)基本在手掌中心，電吹風(fēng)放置在桌面時(shí)必須穩(wěn)定、不翻轉(zhuǎn)、不移動(dòng)。

2.2.2 外形基本設(shè)計(jì)方案

電吹風(fēng)按其外殼體設(shè)計(jì)方案可分為前/后殼體和左/右殼體兩種方案，第一種方案的殼體配合采用扣位連接并在手柄部份用螺釘緊固，好處是跌落時(shí)不易破開(kāi)，但外形會(huì)受模具出模方向影響而有所限制，前/后殼體接口處為最大直徑尺寸位置；第二種方案的殼體配合除扣位緊固外，一般在前端加上金屬扣或圓筒等輔助固定，好處是外形多變, 但殼體易破開(kāi)以。這兩種方案各有利弊，根據(jù)客戶的需求而靈活采用，只要能滿足客戶需求，并在薄弱環(huán)節(jié)強(qiáng)化設(shè)計(jì)，都能設(shè)計(jì)出合格的產(chǎn)品。

電吹風(fēng)殼體厚度除局部位置外，一般最少為2.0mm，考慮到注塑縮水，可調(diào)增至約2.2mm。殼體一般采用PC、ABS、PP三大類塑膠原料。

2.2.3 零件設(shè)計(jì)主要準(zhǔn)則

①出、入風(fēng)網(wǎng)孔的大小必須滿足安全標(biāo)準(zhǔn)中的測(cè)試要求。在距離帶電體尺寸無(wú)法滿足安全標(biāo)準(zhǔn)要求的情況下，必須使用塑膠材料②開(kāi)關(guān)可以設(shè)計(jì)在手柄上任何位置，以單手持產(chǎn)品時(shí)手指可以進(jìn)行操作為原則。冷風(fēng)開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)在手柄上部，以便食指按動(dòng)。調(diào)壓開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)在手柄下部，不能單用手指扭動(dòng)或推動(dòng)，必須只能在使用專用工具的情況下動(dòng)作。③防滑膠設(shè)計(jì)在電吹風(fēng)兩側(cè)面，使用軟而有彈性的塑膠料，如PVC等。④護(hù)線套在手柄末端, 注意材料的硬度，特別是和電源線配合使用時(shí)應(yīng)能滿足安全標(biāo)準(zhǔn)中要求的曲折測(cè)試，原則是“薄則硬、厚則軟”。一般使用PVC材料。⑤電機(jī)和風(fēng)葉組合直接影響風(fēng)速及空氣流量、噪音、產(chǎn)品壽命等。電機(jī)架和風(fēng)葉主要用料為 PC，取其尺寸比較穩(wěn)定及較佳的機(jī)械強(qiáng)度的特性。靜音系列電吹風(fēng)的風(fēng)葉需選用PP材料，取其質(zhì)量輕特性，使電機(jī)負(fù)載較小。電機(jī)的轉(zhuǎn)速一般在15000-20000rpm，轉(zhuǎn)速過(guò)高時(shí)壽命難以保證。在設(shè)計(jì)直流電機(jī)的電吹風(fēng)時(shí)，若有冷風(fēng)功能應(yīng)考慮用24-28伏的電機(jī)，因?yàn)楦唠妷弘姍C(jī)相對(duì)需要的電流較小，在冷風(fēng)檔位下出風(fēng)溫度可以較低。除特殊客戶要求外，電吹風(fēng)的直流電機(jī)壽命≥200小時(shí)，交流電機(jī)壽命≥500小時(shí)。理想的電機(jī)為：高轉(zhuǎn)速、高效能、低火花、低噪音。⑥電吹風(fēng)的常用發(fā)熱線有鐵鉻電阻絲和鎳鉻電阻絲兩種。鐵鉻電阻絲具有電阻率高，電阻溫度系數(shù)小，使用溫度高的特點(diǎn)，但容易氧化，鎳鉻電阻絲具有較高的電阻率，表面抗氧化性好，并且有較高溫下有較高強(qiáng)度，有良好的加工性能及可焊性，相對(duì)成本較高。發(fā)熱線的形狀以波浪形和螺旋形為主，其中螺旋線可以使用較硬的發(fā)熱線，而波浪線必須使用較軟的線，否則繞制時(shí)會(huì)斷線，波浪線美觀但加工成本較高。⑦隔熱筒除作為電吹風(fēng)前部和發(fā)熱線架的絕緣隔熱部份，其另一主要作用為修正因電吹風(fēng)外形而引起的氣流紊流。⑧配件設(shè)計(jì)時(shí)需考慮出風(fēng)口面積盡量不能少于電吹風(fēng)出風(fēng)口面積，否則長(zhǎng)時(shí)間使用會(huì)使配件溫度升高變形。⑨選用有相應(yīng)認(rèn)證標(biāo)志的電源線并滿足銷售國(guó)安全標(biāo)準(zhǔn)要求。插頭必須有銷售國(guó)的認(rèn)證標(biāo)志和滿足電吹風(fēng)的最大電流。

3 電吹風(fēng)設(shè)計(jì)的主要注意事項(xiàng)

3.1 電氣安全距離的規(guī)定

電吹風(fēng)所有帶電部份（例如發(fā)熱線、鉚釘、銅線等）與出風(fēng)網(wǎng)之間的距離最少要有8mm但如果出風(fēng)網(wǎng)的開(kāi)孔大于3mm，則距離要求15mm。除產(chǎn)品必須外，機(jī)身上不應(yīng)有其它開(kāi)孔，有開(kāi)孔部位都必須符合安全標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)應(yīng)的測(cè)試手指及測(cè)試針測(cè)試要求。假如產(chǎn)品外殼身重合處與機(jī)身內(nèi)所有帶電部位安全距離不夠，必須用補(bǔ)充絕緣隔開(kāi)。產(chǎn)品內(nèi)部帶電體與帶電體之間通常以100V/1mm的距離設(shè)計(jì)，在實(shí)際設(shè)計(jì)中一般按最小3mm的間距設(shè)計(jì)，視空間的大小可設(shè)計(jì)>3mm的間距。最小攀爬距離及間隙距離符合銷售國(guó)家安全標(biāo)準(zhǔn)的具體要求。

3.2 開(kāi)關(guān)與線路板的要求

電吹風(fēng)使用的開(kāi)關(guān)應(yīng)有相應(yīng)的認(rèn)證標(biāo)志，而且開(kāi)關(guān)的額定電流及電壓必須大于電吹風(fēng)的額定電流及電壓。線路板的設(shè)計(jì)，L/N極之間的距離為3.2mm。其它必須按100V/1mm來(lái)設(shè)計(jì)。

電吹風(fēng)的開(kāi)關(guān)有很多檔位，可造成風(fēng)速、功率有高低之分。設(shè)計(jì)時(shí)為達(dá)到此效果，一般使用一顆或多顆二極管串聯(lián)在線路上，造成電流半波導(dǎo)通從而減低功率及微電機(jī)轉(zhuǎn)速。但設(shè)計(jì)歐洲和中國(guó)規(guī)格產(chǎn)品時(shí)要注意安全標(biāo)準(zhǔn)中EMC的諧波測(cè)試。設(shè)計(jì)電路中通過(guò)每顆二極管電流不可超過(guò)3A，如果電流超標(biāo)，可以考慮用兩個(gè)二極管反向控制不同的發(fā)熱線的方式中和。

3.3 電子元器件的選擇

溫控器是電吹風(fēng)進(jìn)行安全保護(hù)的主要元件，要選用有認(rèn)證證書(shū)的溫控器。溫控器的選擇溫度不可定太低, 以防止關(guān)機(jī)時(shí)溫控器自動(dòng)觸發(fā)的問(wèn)題發(fā)生, 一般常用的溫控器溫度為 90℃至 140℃。

溫度保險(xiǎn)絲是電吹風(fēng)進(jìn)行安全保護(hù)的最后屏障，一般使用有相關(guān)認(rèn)證證書(shū)支持的溫度保險(xiǎn)絲。它的主要性能是最大通過(guò)電流滿足要求和額定溫控溫度要求穩(wěn)定。溫度保險(xiǎn)絲的選擇溫度一般比溫控器高約30℃，以防止溫度保險(xiǎn)絲的斷開(kāi)早于溫控器觸發(fā)的問(wèn)題。

電吹風(fēng)中EMC 壓制零件由連接電源正負(fù)極的安規(guī)電容，焊接在微電機(jī)上的陶瓷電容，獨(dú)石電容，電解電容及電感組成，不同零件對(duì)應(yīng)EMC 的各部份干擾有不同效果，例如EMV 的低頻部份需調(diào)整電容的容值，高頻部份需調(diào)整電感的電感值。至于諧波( HARMONIC )部份則需更改線路設(shè)計(jì)。以上零件要根據(jù)設(shè)計(jì)產(chǎn)品的測(cè)試情況進(jìn)行調(diào)整。

3.4 發(fā)熱線架設(shè)計(jì)的工藝要求

接線端沖壓銅鉚釘需按做“三明治”方式加墊圈，除溫控器腳和引線連接器等有明顯平面的元件外，其他元件在連接時(shí)必須在其中加銅墊圈，確保電路中連接點(diǎn)有足夠的接觸面積，防止熔斷元件。溫度保險(xiǎn)絲的彎腳尺寸必須確保大于其最小尺寸，否則會(huì)損傷溫度保險(xiǎn)絲。波浪發(fā)熱線兩端的接線端子和中間抽頭端子必須夾緊，防止接觸不良。發(fā)熱線繞制后要求發(fā)熱線間距均勻，無(wú)碰線、扭曲、少波或多波現(xiàn)象；所有裸露銅線不能互相碰撞接觸，不能接觸其他電器元件，不能減少安全距離；發(fā)熱線無(wú)明顯損傷。負(fù)離子發(fā)生器的輸出引線距出風(fēng)口距離滿足安規(guī)要求，距離其他帶電體距離不能小于3.2mm。

4 結(jié)語(yǔ)

產(chǎn)品開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)繁雜而系統(tǒng)的工作，具體產(chǎn)品的要求不同，開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的流程和重點(diǎn)也不一樣。筆者根據(jù)自己的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)工作經(jīng)歷總結(jié)出來(lái)的上述內(nèi)容，不可能適用于每個(gè)公司和個(gè)人，僅供從事電吹風(fēng)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)人員的了解參考，希望大家結(jié)合我的經(jīng)驗(yàn)和自己公司實(shí)際情況，按照客戶要求和安全標(biāo)準(zhǔn)，開(kāi)發(fā)出合格的產(chǎn)品。