[0001] 本发明涉及一种具有突发性的送风、驱害装置及其工作方法，确切地说，涉及一种可根据需要，模拟急扇动作、突发性换向、发生突发性物理动作的装置及其工作方法，为人用、畜牧业用祛暑降温、驱赶蚊虫，和种植业、植被保护应用中的物理驱害，提供高品质的体验，和实际效果，以避免现有人用电动风扇带来的“电风扇病(空调病)”，用有效的物理驱害方式，取代化学(药物)驱害，避免全球化学(药物)驱害所在来的重大危害。

[0002] 摇扇是自古以来人类用于祛暑降温、驱赶蚊虫的重要方式，甩尾、扑扇翅膀等扑打振动，则是人类、禽畜类自我驱赶蚊虫、在种植区驱赶飞蛾害虫、鸟鼠等有害动物的有效方式，虽经几千年的技术发展，流传至今不曾消失，说明其实用性强，效果显著。

[0003] 机械化的技术进步，多源自替代高强度或繁琐连续体力运动的动因，在此动因下，人类社会发明了旋转电动机驱动的电风扇，以替代人类摇扇的送风动作，也在养殖、畜牧业设置了传统风扇，但众所周知，持续、稳定的风流给人畜的体验极差，且会因此造成着凉、感冒等“风扇病”。针对此，电动风扇技术从机械结构上改良为扇头摇动结构(摇头)或风向摇摆(摆风)结构，从控制技术上改良为转速变化(阵风)式的所谓自然风方式，其改良的目的，均为打破稳定、持续送风的模式，追求送风的变化性，以改善应用体验。

[0004] 而在养殖、畜牧业、种植区驱害、植被防虫灾等操作中，固然有化学(药物)和物理驱害方式的介入，但，化学(药物)驱害已成为全球公认的公害，其副作用已为全球所共知；而目前的物理驱害技术，仍停留在声音驱赶(播放或制造自认为有害动物害怕的声响)、动作驱赶(类似传统的稻草人，或使稻草人之类的物品产生摇摆、转动等动作)、工业风扇送风(局限于养殖棚、大棚等封闭小区域)等手段，由于其规律性强，几分钟最多几小时对有害动物有驱赶作用，但规律性重复出现之后不久，就被有害动物识别为“自然现象”不予理会。正是物理驱害技术的失败，使得化学(药物)驱害成为种植业不得已的选择。

[0005] 另一方面，传统的风扇，在养殖、畜牧业、种植区驱害、植被防虫灾等操作中，随时可能因为禽畜活动、自然力(风雨等)等原因出现不可预料的障碍物、杂物等，造成摇头机构受到阻力，造成马达堵转等故障。

[0006] 研究及征集众多志愿者亲身体验发现，对比众多的摇头+阵风功能的电动风扇(含摆风式空调)提供的服务，以及手摇扇提供的服务，手摇扇式提供的体验仍然居于首选之列；而通过对蚊、蛾、鼠、雀(体验动物)施加物理扰动的试验发现，持续无变化、规律性变换的风扰动，在5～13分钟以内对体验动物有惊扰作用，之后体验动物产生本能的适应性；持续无变化(例如恒压恒频、受低频调制的高频)、规律性变化(例如循环播放录音)的声扰动，在1～3分钟以内对体验动物有惊扰作用，之后体验动物产生本能的适应性；而传统的扇动、突发性拍击声、扑打声、模拟天敌来袭的声效和光影闪动等，对体验动物的惊扰作用，仍居于优选之列。

[0007] 由此获得的研究结论为，传统的手摇扇式服务，对祛暑降温、驱赶蚊虫的需求，仍不落伍；而传统的扇动、突发性拍击声、扑打声，以及模拟天敌来袭的声效和光影闪动，对养殖业、畜牧业、种植业、植被保护中的驱害需求，亦为首选。研究以上两种需求之间的共性发现，断续性、突发性和模拟闪动、模拟声动是满足以上两需求的重要条件。

[0008] 在目前的电风扇(含空调送风)技术中，由于风机类负载的特性，以及扇叶转动的惯性，决定风轮本身难以实现“突发性”动作；而目前的摆头、摆风技术，均为：通过机械结构驱动风轮整体转动，实现摆头，或在风路中设置由机械结构驱动的导风板，实现摆风；由于驱动风轮或导风板的机械结构本身由独立的电动机+减速机构驱动，或由风扇主轴经减速机构驱动，或者由风轮产生的风力驱动，仅能实现周期性动作，注定难以实现“突发性”动，且，即使实现突发性摆头，也会因风轮所存在得较大惯量，造成较大的振动，对机械结构的强度和防震性要求极高，目前没有相关技术出现。

[0009] 基于以上研究，突发性动作的送风，是高体验人用祛暑降温、驱赶蚊虫的关键；突发性物理发生，则同样是种植业、植被保护应用中物理驱害的关键，值得为此投入。

[0070] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

[0071] 实施例1——双风轮式突发性的送风、驱害装置

[0072] 如图1所示，本装置A由左风罩1、右风罩2、左叶轮3、右叶轮4、工作头5、底座6等构成，其中：

[0073] 左风罩1和右风罩2均为栅状结构，设有栅条11和12，以及固定耳12和22。各风罩的作用是遮挡安装于其后方的叶轮，防止叶轮高速旋转时伤及人、物；固定耳的作用是将风罩固定到工作头上；

[0074] 左叶轮3和右叶轮4为旋转式扇叶轮，其中央设有轮毂，轮毂中央设有固定孔(未画出)；

[0075] 工作头5为双窝式扇体，设有扇壳51、两个用于安装叶轮的扇腔50、摆轴56、固定于摆轴56上的滑环57，滑环57与安装于工作头内部的控制电路板(未画出)电连接；各扇腔50内设有多个用于固定各驱动马达53的辐条52，和用于固定风罩的卡扣54，各驱动马达53的中央设有马达输出轴55；左叶轮3和右叶轮4即通过其轮毂上的固定孔(未画出)固定到各马达输出轴55上，驱动马达53工作时，即可带动叶轮旋转；工作头5将左右两个风轮硬性固定为一体；

[0076] 底座6为盘状结构，其底部为平面，用于平稳坐落到桌面、台面等上；底座6上部中央凸起形成支撑轴的轴承61，轴承61中央为中空结构，内壁设有弹性电刷62；底座6一侧设有电源插口63；电源插口63通过导线与弹性电刷62电连接；工作头5通过摆轴56插入到的底座6的轴承61内，使工作头5可以沿轴承61为中心转动，同时，摆轴56上的滑环57与轴承61内壁上的弹性电刷62一对一对接，实现滑环57与弹性电刷62之间的电连接，将来自电源插口63的电能，通过弹性电刷62→滑环57，传输到控制电路板。

[0077] 工作时，电源通过电源插口63、弹性电刷62、滑环57，传输到控制电路板(未画出)，然后通过电路板与各风轮的驱动马达53电连接。控制电路板(未画出)上设有中央处理器(未画出)和对各驱动马达53的驱动电路(未画出)，当中央处理器对各驱动马达53施加平衡的驱动信号时，各风轮转速一致，空气对各风轮施加的反作用力力矩一致，工作头5受力平衡，处于恒速转动或静止状态，本装置A平稳转动送风，或固定某方向送风；当中央处理器对各驱动马达53施加的驱动信号不平衡时，工作头5受力失衡，出现沿支撑轴的加速度，送风装置由固定转为逐渐增速的变化；中央处理器即通过上述基本的驱动规则，改变或固定工作头的朝向，决定本装置A的送风方向。

[0078] 相较于传统的风扇摇头机构，本装置无需专门的减速+摇头的硬性驱动机构，且摇头动力来自空气反作用力，为软驱动，故，结构简单、故障率低，特别在养殖、畜牧、野外等应用场合中，环境复杂，不可预料的障碍物、杂物随时可能出现，传统风扇的摇头技术随时可能受到运行阻碍，而本装置A则可轻松应对，不致因意外造成马达堵转等故障。

[0079] 中央控制器根据需要，灵活调用以下步骤，即可实现无规律的送风(模拟自然风)，也可以模拟手摇扇的急扇效果，不仅可以提供自然风降温祛暑服务，又可以随机或定时地、360°无死角扫描地或固定方向地提供突发性的送风，以模拟急扇、扑打等驱害动作，还可以工作头的利用随机、快速转向，以正风、侧风交替的方式，提供随机的、随意变换的风力(模拟手摇扇)，避免直吹造成的低体验感。

[0080] S1.平衡驱动：中央处理器为各风轮驱动马达的驱动电路提供均衡的电信号，使各风轮对空气的驱动力矩均衡，进而使工作头相对底座静止，或驱动工作头沿所述支撑轴恒速转动；

[0081] S2.微差动驱动：中央处理器为各风轮驱动马达的驱动电路提供短时或微差值的不均衡电信号，使各风轮对空气的驱动力矩产生短时差值或微差值，进而使工作头沿所述支撑轴产生短时加速度或微差值加速度；

[0082] S3.大差动驱动：中央处理器对至少1个风轮驱动马达提供制动信号或反向驱动信号，使各风轮对空气的驱动力矩产生大差值，进而驱动工作头沿所述支撑轴急速转动。

[0083] 显然，本实施例的实施，具有以下明显优点：

[0084] 1)突破了传统送风装置通过减速器硬性驱动摇头、摆风结构的设计，结构简化，避免因工作头旋转过程遭遇障碍、阻力所造成马达堵转等故障；

[0085] 2)突破了传统技术中受风轮转动惯量限制，无法实现急扇的技术问题，可通过中央处理器对各风轮的不同驱动信号，模拟自然风、急扇、缓扇等效果，不但可以通过自然风等提供高体验感的祛暑降温服务，还可以通过急扇等提供驱害服务。

[0086] 实施例2——双风轮直臂非平衡式突发性的送风、驱害装置

[0087] 如图2所示，本装置B由工作头(由工作风轮模组M1、调节风轮模组M2、支架M21、控制电路板、人机交互装置P1等构成)、支撑轴7、底座6等构成，其中：

[0088] 工作风轮模组M1和调节风轮模组M2的内部结构可参考图1，均由扇壳、叶轮、辐条、驱动马达等组装而成；

[0089] 支架M21将工作风轮模组M1和调节风轮模组M2硬性连接为一体，构成工作头，工作头通过摆轴7对接到底座6上，使工作头可以绕支撑轴7转动；

[0090] 参考图1，支撑轴7内设有摆轴(未画出)和滑环(未画出)，对应的底座6上设有轴承(未画出)和弹性电刷(未画出)，底座6上设有电源插口63，电源从电源插口63提供到本装置B，经弹性电刷(未画出)、滑环(未画出)传输到工作头内部的控制电路板，然后经控制电路板可控地传输到工作风轮模组M1和调节风轮模组M2；

[0091] 位于支撑轴7上方的人机交互装置P1与工作头内部的控制电路板(未画出)电连接，用于接受操作者的操作，并显示运行状态；

[0092] 工作风轮模组M1的尺寸和功率均大于调节风轮模组M2，二者平行布置，即出风方向平行。

[0093] 工作时，工作风轮模组M1与调节风轮模组M2对空气的合成反作用力分别为F1、F2，力臂长度分别为L1、L2；由于工作风轮模组M1与调节风轮模组M2的尺寸和功率不同，双方对空气的合成反作用力F1≠F2，为维持两风轮模组的受力平衡，本装置B设计成非平衡式直臂结构，即：工作风轮模组M1与调节风轮模组M2平行布置，但力臂不同(L1≠L2)，使F1﹒L1＝F2﹒L2。

[0094] 由于调节风轮模组M2的尺寸和功率远小于工作风轮模组M1，其对来自中央控制器的驱动信号变化的响应速度，也远快于工作风轮模组M1。故，本装置B通过调节小功率、小尺寸、快速响应的调节风轮模组M2，即可快速调节整个工作头的受力，可以在实现工作头的急速转动，达成急扇、扑打式送风的实际效果。

[0095] 综上所述，本实施例实施后，除具备实施例1的优点外，还具备：

[0096] 1)调节响应速度更快，达成的突发性效果更优；

[0097] 2)以小功率控制大功率，电能利用率更高。

[0098] 实施例3——双风轮非直臂非平衡式突发性的送风、驱害装置

[0099] 如图3所示，本装置C由工作头(由工作风轮模组M1、调节风轮模组M2、支架M21、控制电路板、人机交互装置P1等构成)、支撑轴7、底座6等构成，其中：

[0100] 工作风轮模组M1和调节风轮模组M2的内部结构可参考图1，均由扇壳、叶轮、辐条、驱动马达等组装而成；

[0101] 支架M21将工作风轮模组M1和调节风轮模组M2硬性连接为一体，构成工作头，工作头通过摆轴7对接到底座6上，使工作头可以绕支撑轴7转动；

[0102] 参考图1，支撑轴7内设有摆轴(未画出)和滑环(未画出)，对应的底座6上设有轴承(未画出)和弹性电刷(未画出)，底座6上设有电源插口63，电源从电源插口63提供到本装置B，经弹性电刷(未画出)、滑环(未画出)传输到工作头内部的控制电路板，然后经控制电路板可控地传输到工作风轮模组M1和调节风轮模组M2；

[0103] 位于支撑轴7上方的人机交互装置P1与工作头内部的控制电路板(未画出)电连接，用于接受操作者的操作，并显示运行状态；

[0104] 工作风轮模组M1的尺寸和功率均大于调节风轮模组M2，二者非平行布置，即出风方向存在一定夹角。

[0105] 工作时，工作风轮模组M1与调节风轮模组M2对空气的合成反作用力分别为F1、F2，由于二者不平行，故，F1在平行于F2方向上的分力F1y为与F2抗衡的力，对应的，双方的有效力臂长度分别为L1、L2；由于工作风轮模组M1与调节风轮模组M2的尺寸和功率不同，双方对空气的合成反作用力F1≠F2，为维持两风轮模组的受力平衡，本装置B设计成非平衡式非直臂结构，即：工作风轮模组M1与调节风轮模组M2非平行布置，但可使F1﹒L1＝F2﹒L2。

[0106] 相对于实施例2，由于工作风轮模组M1与调节风轮模组M2非平行布置，在对空气的反作用合成力平行方向上，工作风轮模组M1的对应分力F1y

[0107] 同实施例2，由于调节风轮模组M2的尺寸和功率远小于工作风轮模组M1，其对来自中央控制器的驱动信号变化的响应速度，也远快于工作风轮模组M1。故，本装置C通过调节小功率、小尺寸、快速响应的调节风轮模组M2，即可快速调节整个工作头的受力，可以在实现工作头的急速转动，达成急扇、扑打式送风的实际效果。

[0108] 综上所述，本实施例实施后，除具备实施例1、2的优点外，还具备：

[0109] 1)整机体积更小，工作半径更小(占用工作空间更小)；

[0110] 2)调节轮的尺寸、功率可以更小，成本更低，控制更灵活。

[0111] 实施例4——设有声光发生装置的工作头

[0112] 参见图4，工作头5设有2个风轮，在两个风轮所在的扇壳51之间，设有声发生器58和光发生器59，对应的，在工作头5内部设有控制电路板(未画出)，在控制电路板上，设有声驱动电路(未画出)和光驱动电路(未画出)，分别与声发生器58和光发生器59电连接。

[0113] 相对于实施例1、2、3，本实施例中，本实施例实施后，声发生器58和光发生器59为本装置增加了声驱赶和光驱赶功能的硬件基础，配合控制电路板对声发生器58和光发生器59的控制策略，可以配合工作头的摇动、变风速过程，提供对有害物的扰乱和惊扰效果，达到比传统物理驱赶装置更优的驱害效果。

[0114] 实施例5——设置于支撑轴上的光电式位置传感器

[0115] 如图5所示，作为突发性的送风、驱害装置的一部分，本装置D在工作头的摆轴56上，设有用于传输电能的滑环57，和用于感知摆轴56转角和转速的光电式位置传感器，所述光电式位置传感器包括垂直固定于摆轴56上的圆盘式挡盘8，和分别固定于挡盘8两侧的光源板84和检测版83。其中：

[0116] 挡盘8由不透光材料制成，其边缘上，在以摆轴56为中心的相同半径上，均匀布设有多个透光的密槽81，在与密槽81的不同半径处，设有标志位槽82；

[0117] 光源板84和检测版83均与控制电路板电连接；

[0118] 光源板84上设有发光元件(角度原因未画出)，对准挡盘8上的密81和标志位槽82，使其光线可穿过密槽81和标志位槽82，到达对面的检测版83上，光源板84上还设有对发光元件的电流控制电路(未予画出)；

[0119] 检测版83与光源板84相对固定安装，其上设有与83上的发光元件相向的密槽光敏元件85，和标志位光敏元件86，检测版83还设有信号处理电路(未画出)，用于将光敏元件的状态变化转变为开关信号，输送到控制电路板，使其上的中央处理器可实时检测到摆轴的转动角度和速度。

[0120] 相对于实施例1、2、3、4，本实施例中，本实施例实施后，中央控制器可以实时获知工作头的角度和速度，使控制系统构成闭环。由此：

[0121] 1)可以使中央控制器输出更精准的控制信号，且可在短时间内予以及时调整，使工作头获得更快速的响应；

[0122] 2)通常情况下，随着设备使用时间加长，会随着磨损、老化等原因导致其性能下降，本实施例通过使控制系统闭环，可以根据实测结果实时调整控制策略，从控制测量上对磨损、老化等做出补偿，使设备始终保持最优的控制效果。

[0123] 实施例6——可手动调节摆头角度的送风、驱害装置

[0124] 如图6所示，送风、驱害装置的底座6上，同实施例1一样，为在圆盘座60的上部中央凸起形成支撑轴的轴承61，轴承61内壁设有弹性电刷62，底座6一侧设有电源插口63；此外，在圆盘座60的上面，设有多个档位孔64，并设有挡柱65，其中挡柱65可固定到任一档位孔64内，并高出圆盘座60的上表面一段距离。

[0125] 参考图1、图2、图3，工作时，送风、驱害装置的工作头在中央控制器的驱动下，沿支撑轴转动，当转到某角度时，工作头下方触及挡柱65，转动的动作被阻止，工作头即停止继续转动，达到限制工作头转动角度的目的。

[0126] 如果人工将挡柱65换插到不同的档位孔64内，就可以将工作头的转动角度限制在不同的角度位置。即：本实施例实施后，可以人工任意限定工作头的转动角度，使之在合适的范围内。

[0127] 如果配合实施例5的技术，则，中央处理器可以实时检测到工作头由正常转速突变为0(转动被阻止)，即识别为到达限定为，中央处理器可变换控制策略使工作头反向转动，直到遇到另一个挡柱65的阻止。如此，就可以通过人工调整挡柱65的插装位置，任意限定送风、驱害装置的摇头范围。

[0128] 在大多数使用情形下，比如单人使用，或将风扇置于墙角使用等情形，传统风扇技术中的固定摇头范围，风扇的送风被大范围浪费，送风的利用率较低，使用体验不佳。本实施例可有效解除此类情形的弊端。

[0129] 实施例7——模拟急扇效果的控制策略

[0130] 以送风、驱害装置设有2个风轮的情况为例，中央控制器按以下步骤控制：

[0131] F1.储能：为2个风轮马达提供均衡的驱动，且，至少使其中一个风轮(工作轮)的转速最高(或通过人机交互约定的转速)，且，使工作头静止(不转动)；

[0132] F2.待令：维持F1步骤的状态一段时间T1；

[0133] F3.急扇：使其中一个风轮(调节轮)制动或反向，迅速破坏两个风轮间的力矩平衡，使工作头迅速转动；

[0134] F4.刹车：检测到工作头转到目标角度后，或，执行F3动作后延时一段时间T2后，恢复被制动或反向的风轮的驱动，并使之大于F2步骤中的驱动量，使工作头停止转动。

[0135] 本实施例的核心思路为：F1步骤为风轮储能，使之能在后面的步骤提供足够的风力；F2步骤为后续将要急扇向的区域维持一定时间的无风状态，以为后续的急扇提供对比效果；F3步骤使工作头携带最高(或人机交互约定的值)风力迅速吹向目标方向，完成对该方向的急扇动作；F4步骤则是急扇动作的收尾。

[0136] 如果采用实施例2、3的技术方案，即，以小尺寸、小功率的调节轮，控制大尺寸大功率的工作风轮，则，由于小风轮的转动惯量远小于大风轮，其制动或反向速度更快，可以获得更优的急转头效果。

[0137] 可见，本实施例实时后，通过2个风轮间力矩的急速失衡，实现工作头(送风方向)的急速摆动，可以模拟手摇扇的急扇动作，是消暑驱害的优选动作，效果最优。这是传统风扇的摇头技术不能做到的，也是本发明的突出技术效果之一。

[0138] 实施例8——模拟敌袭来临声的控制策略

[0139] 以送风、驱害装置设有2个风轮的情况为例，中央控制器按以下步骤控制：

[0140] E1.使声发生器停止工作(静默)；

[0141] E2.产生3个随机数，分别对应声驱动的起始频率、频率变化规则、本循环持续时间3个参数；

[0142] E3.以声功率由最高幅度逐渐衰减，或声功率由某幅度(最高声功率的0～80％)逐渐升至最高的规则，按E2确定参数，驱动声发生器工作；

[0143] E4.使声发生器停止工作(静默)。

[0144] 本实施例的核心思路为：在静默状态下，突然爆发短时间(E2步骤确定的本循环持续时间)的声扰动，对具有听觉的有害物实时惊扰。

[0145] 如果配合实施例7的急扇动作，在实施例7的F3步骤同步启动本实施例的各步骤，则可使声扰动在风的裹挟下突然出现在指定方向的区域内，可模拟到天敌来袭的实效，对该方向的有害物起到有效的惊扰作用，驱害效果更优。

[0146] 在其它的实施例中，可以：

[0147] 1)采用2个以上的风轮，获得更多选项的使用效果；

[0148] 2)设置光发生器，配合对应驱动策略，模拟天敌来袭的身影闪过效果，或模拟白天的效果，加强驱害效果；

[0149] 3)设置遥控方式的人机交互，等等。

[0150] 此外，在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“和/或”意为：该术语连接的上下两种情况二选其一，或者二者均被选用。

[0151] 以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。