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空气动力学与电风扇设计的演变,1850-1960

  • Update:2014-02-12
  • 斯蒂芬·奥斯丹尼 威斯康星大学麦迪逊分校;黄德荃 清华大学美术学院
  • 来源: 《装饰》杂志2014年第1期
内容摘要
在1850 年和1950 年之间,电风扇在外形和技术水平方面得到了巨大的发展。不同领域专业知识——电气工程、艺术、机械工程、工业设计和航空设计——的相互渗透,大大影响了电风扇的发展轨迹。本文在简要考察了电风扇的历史和技术演进之后,尤其重点分析了空气动力学设计是如何极大地改变电扇设计的轨迹的。对这一主题的研究有助于我们认识工业技术是如何影响人们的家庭生活的,以及消费者的需求又是如何反过来从制度层面上影响到设计的。

 大萧条时期,流线型、铝压铸外壳、风力强劲的大型风扇被高高地挂在歌舞厅、百货商店、餐厅和其他美国商业场所的天花板上。这些风扇的形状很像小飞机,其设计暗含运动或飞行的理念。(图1)然而它们却永远都固定在同一个位置上。
在空调普及之前,它们为美国南部和中西部备受酷暑煎熬的人们提供了急需的凉风。位于得克萨斯州达拉斯的肯尼迪黄铜与机械工厂及晚于它的达拉斯工程公司在20 世纪二三十年代制造了很多这种风扇。这一时期的文学作品把这种产品描述为“空气调节器”——目的是把这些受空气动力学启发的设备与其他家用台式风扇区分开来。[1]
其他公司如Rotobeam、Diehl、Airmaster、Marelli、飞利浦和AEG 等也都制造了受空气动力学启发,用于商业和家庭环境的风扇。[2](图2)但很少有哪个公司像肯尼迪和达拉斯那样大规模和那么早地采用源于空气动力学灵感的设计。这两个公司的风扇是机器时代设计的具体体现。由这两个前后相继的达拉斯的制造商生产的林德和鱼雷型号的风扇,可以说是飞机、飞船和鱼雷的小型复制品。1930 年6 月24 日,肯尼迪鱼雷风扇的专利书中说(美国专利号1,765,962) :“如果想要取得既美观又能精确调节空气的效果的话,它绝对是首选。为获得这种预期效果,我们把它的外形设计成了小型的‘(调节)空气的鱼雷’。这种设计使得‘鱼雷’的外形是一种明显的渐变式,而不是从它的‘鼻子’那里突然收缩。”[3]
鱼雷风扇综合考虑了空气动力、气流因素以及流线型飞机设计的审美因素。(图3)肯尼迪鱼雷风扇的产品款式与1930年的专利报告中刊载的图像和描述完全匹配。[4]
鱼雷风扇由铸铝和铬或镀镍的黄铜制成,有一个锥形机身,尾端逐渐收缩变细为尖头。在它尖尖的尾部还附有平衡翼,这使它与真实的火箭十分相像。此外,它还设计有铸铝制成的两或三个螺旋叶片,用来模拟飞机前面螺旋推进器的外观,以此突出此风扇的航空样式。肯尼迪和达拉斯风扇代表着20 世纪上半叶席卷整个欧洲和美国风扇市场的蓬勃发展的空气动力学设计潮流。这种大量采用螺旋桨形状的叶片和子弹形状的马达罩壳的设计潮流,影响到许多家用风扇制造商,并且一直持续到今天。(图4-7)
这些产品充分利用了越来越多消费者对航空的兴趣,而这种兴趣是由在20 世纪二三十年代的美国广受欢迎的两个公众人物——霍华德·休斯(Howard Hughes)和查尔斯·林白(Charles Lindbergh)激起的。“林德”商标(这是查尔斯·林白最受欢迎的昵称)被用于肯尼迪风扇也证明了航空与家电设计在市场营销上的成功结合。[5] 这些电器的形式代表了一种从材料上对流行文化的回应,这种文化对运输技术较感兴趣。本文认为,这种风扇的意义在于把工业技术和美学融合于家庭或商业领域的常用设备中。由航空工程师设计的这种风扇叶片可视为航空工业原则向普通消费者和企业主的扩散。本文还认为,空气动力学影响的风扇设计对流线型和机械化时代家用与轻工业领域的设计普及,以及铝合金等新材料的使用作出了贡献。这些风扇可以视为工程师和工业设计师合作努力的成果。他们与彼得·贝伦斯有着相似的眼光和愿景——彼得·贝伦斯是AEG 具有开拓性的工业设计师,认为精心设计的家用器具代表着艺术和工业的融合。与这些后来的设计师很像,他在20世纪的第一个十年里,将同一原则应用于他的风扇和家电设计中。[6] 在讨论空气动力学的风扇设计演变之前,本文将简要考查电风扇的历史和技术演进。这将使我们能更好地了解空气动力学设计是如何极大地改变电扇设计的轨迹的。

 

1. Karageorge 风扇专利的图稿


2. Rotobeam 产品目录中的空气调节器


3. 达拉斯风扇专利的图稿


4-7. 达拉斯风扇样品

历史回顾
在第一个电力网络和实用电池系统于19 世纪七八十年代建立起来后不久,制造商开始生产使用这个新电力系统的小电器。风扇成为最早一批(假如不是第一个的话)使用电动机并大批量生产的家用电器之一。将叶片安装到旋转马达上相对比较简单,这使生产轻便式的电风扇比起生产其他大多数电器来,不需要占用太多的资金和工程技术力量。从19 世纪70 年代开始,制造商们在市场投放了各种各样的电扇,它们在形式、材料和技术原理等方面都有极大的不同之处。
纽约发明家路易斯·斯坦(Louis Stein)在1854 年获得了美国最早的电扇专利,他于1854 年12 月19 日被授予专利(专利号12,106)。在他的专利申请报告中,以图文相配的形式解释了一个有木制叶片的吊扇,它是由电池供电的旋转电动机驱动的。[7](图8)
斯坦的专利书详细说明了一台通过一系列复杂的动作来使城市公寓内的空气流通和“搅动”的机器。他的风扇叶片不仅能旋转运动,还能上下扇动,以此使空气流动,很像印度的蒲葵扇。斯坦的设计使用一套复杂的凸轮和曲柄来实现这种运动,而不是简单地将螺旋叶片安在一个马达上。此专利代表着一种高级风扇设计,这种风扇的设计原理直到三十多年后才随着传动带驱动的吊扇和蒲扇的出现而开始被人理解。不过,研究者尚未找到斯坦以一定的经济规模来生产和销售他的风扇的证据。
通用电气公司的工程师威廉·K·斯科菲尔德(William K. Skolfied)发表于1957 年的一篇论文《电扇的世纪》(A Century of Electric Fans )是唯一一篇重要的关于电风扇演变历史的研究论文,它对电风扇在1900 年之前的发展进行了极好的总结概述。但美中不足的是,此文也使得一个最严重的史实错误延续了下来,即台式电风扇的发明者究竟是谁的问题。斯科菲尔德认为,著名电气工程师斯凯勒·斯科茨·惠勒(Schuyler Skaats Wheeler)于1882 年发明了台式电风扇。[8]
虽然惠勒的确是曾在1877 年的一个演讲中就他的一个由电动马达驱动的风扇叶片做了演示,但斯科菲尔德却未能考虑到有两个不同的美国制造商早在所谓的惠勒发明的风扇(1882 年)之前就已经在市场上投放了台式电风扇。此外,纽约联合电机公司1876 年的一个小册子也明确地宣传了它大批量生产的电风扇,这也比惠勒的公开演示早了一年。[9](图9)美国通用动力公司的前身,费城电动公司,于1882 年在市场投放了全系列的风扇马达。由于它的产品成本相对较低、操作相对简单——这与纽约联合电机公司价格更贵、技术更复杂的风扇形成鲜明对比,它很快成为美国电动马达和小型电风扇的最大生产商之一。
虽然并不能完全确定是否纽约联合电机公司生产了美国最早的台式电风扇,但它所制造的电扇的确是市面上销售的最早一批电扇之一。1875 年左右,纽约市前街139 号的贾德亚麻籽和鲸脑油公司成了联合电机公司电风扇的首批用户之一。公司在上文提及的广告册中引用了贾德公司对其风扇的热烈赞扬:“亲爱的先生——我们非常高兴地向您表达我们对贵公司及你们的产品——风扇的满意。这小玩意儿非常好用,能满足我们的一切所需,在前一段时间的酷热中,它使我们的办公室凉爽宜人。我们也可以说,它运转正常,没什么问题。”尽管公司努力将其产品作为一个操作简单、安全可靠的器具进行宣传推销,但奥地利的一件私人藏品(这也是存留至今的唯一一件该公司的产品)却让我们看到了完全不同的情况[10] :在1876 年,这个该公司最小的风扇的零售价是40 美元,不但价格高昂,而且结构复杂。
纽约的发明家W·斯科特·西姆斯(W. Scott Sims)也设计了一台电扇并为之申请了专利,而且还在1874 至1876年之间至少投产过两年,但很有可能实际生产的时间更长。[11]电扇由一台很重的铸铁圆形机身和三个散热叶片组成。联合电机公司的电扇机身上刷了一层黑漆,并且以闪亮的金色文字把公司名称和专利日期1874 年7 月7 日印在了上面。精心描绘的金色花卉图案进一步烘托了这些文字内容。由于在电扇收藏圈和研究圈中尚未发现此电扇的叶片或完整叶片组的图像资料,所以它的外观信息仍然未知。(图10)公司将他们的产品作为万用马达进行销售,除了可以带动扇片外,还可以用于多种目的。该广告册的内容表明这个马达可以成功地用于驱动缝纫机、车床、S·S·怀特牙钻和水泵。与大多数其他早期风扇马达制造商一样,联合公司将自己的产品作为多功能马达进行销售,它可以用作风扇马达,但又不是必须符合某个具体使用功能的要求。
1880 年5 月18 日,费城的威廉·格里斯科姆(William Griscom)获得了他的第一个风扇和实用马达专利。同年,他创立了电动力公司。他的目的很明确:为美国和欧洲公众生产相对便宜、简单、可靠的电动马达。与烦琐、昂贵的联合公司电风扇马达相比,格里斯科姆的风扇马达采用了许多与当代交直流电动机的电气设计相同的原则。它的圆形金属外壳内封装有两个励磁线圈,其圆柱形的旋转电枢类似于当代真空吸尘器、钻孔机和一些风扇中使用的马达设计。电动力公司的风扇配置也体现了当代台式风扇中的形式和技术要素。它包括一个安装在高高的基架上的圆柱形马达,这个基架又带有一个铸铁做的简单的圆形底座。此外还有一组简单的类似两翼螺旋桨的黄铜镀镍叶片,或者是一组由五个三角形的黄铜扇翼组成的叶片。这些就能组成一个电动力公司的风扇了。(图11)电动力公司没有为这些风扇安装防护网,并且只做了最低限度的装饰——仅仅在马达轴承板上的雕刻铭记中带有一些花卉图案。电动力公司的风扇代表着一种简洁化运动,但体现出将在接下来的130 年里引导电风扇演变的主要设计原则。它的风扇和马达或许可以视为以相对较低的成本进行系列化和大批量生产的最早例子。与纽约联合电机公司最便宜的风扇相比,电动力公司最低端的风扇1882 年在英国的零售价是微不足道的3 英镑。电动力公司的风扇一直生产到19 世纪90 年代。[12]
19 世纪八九十年代,许多其他厂商开始生产直流电风扇。1887 年,纽约Crocker-Curtis(C & C)公司开始销售底座
以动物的脚爪为装饰的风扇。[13](图12)这些风扇在马达的顶部安了一个灯泡,当灯泡打开时会产生电阻,并因此放慢风扇的速度。C & C 公司的风扇马达可以说是一个双电极类型的马达——把两个电圈置于风扇电枢的正上方或正下方,形成一个电磁场,进而达到驱动风扇旋转的目的。19 世纪八九十年代,C & C 或Marelli、西门子、Crocker-Wheeler、Knapp、Clark and Marshall、西部电气等公司生产的双电风扇都采用了与这种设计相似的结构。它们都有开路线圈、暴露电气端子、青铜轴承、大型暴露换向器,以及只是偶尔才有的,围着叶片的防护罩或防护笼。从正式/ 表面和技术意义上来说,这种电扇的开放式结构设计使人们能够看到其内部的运转。此外,这种设计还考虑到了维修和上油等日常维护的便利性。就这种毫不掩饰其工业性外观的人工制品而言,相对于技术因素,装饰因素显然是次要的——这些产品经常只有金色细条纹或动物脚爪这类最低限度的装饰。
到19 世纪90 年代中后期,风扇和电动机演变成了更精密复杂的装置。1892 年,一些公司如纽约的室内管道公司和绝缘材料公司开始在生产他们的伦德尔系列风扇。这些风扇带有防护罩和封闭式的马达罩壳,可以减少触电的风险。[14](图13)这个十年也见证了最早的摆头电扇的发展更新——这种风扇前后运动,使一个既定空间内的空气能更有效地流通。俄亥俄州辛辛那提市的La Boiteaux 电力公司于1892 年开始生产最早的一批(假如不是第一个)商业性的摆头风扇[15],此设备通过自己的前后运动来制造空气的流动。(图14)
其他公司如波士顿的W.S. Hill、圣路易斯的艾默生电气和纽约的Crocker-Wheeler 很快就紧随其后,开始生产他们自己的摆头风扇。虽然这种创新产品于19 世纪90 年代才开始上市销售,但1900 年以后,随着简单齿轮驱动系统的出现,摆头风扇已经非常普及了。交流电作为首选的电源系统,其在美国和欧洲的增长,也推动了这种摆头型电扇的流行。
有很多因素阻碍了早期电风扇的大规模使用。19 世纪80年代之前,由于缺少集中的供电网络,用电成本很高,而且在主要城市地区以外也很少有用电所需的专门技术知识。除了效率低下、具有实验性质的发电机外,使用寿命很短、电量不足的电池就成了唯一随时可得的电源。[16] 在20 世纪之前,大多数消费者还买不起这种电池,这导致对大多数人而言,电池风扇是很贵的物品。即使电池电源有便利的可用性,1870年之前制造的大多数风扇仍然成本高昂、功率输出较低,而最糟糕的是不可靠。1860 年和1890 年之间,恩斯特·维尔纳·冯·西门子(Ernst Werner Von Siemens)、格喇姆(Zenobe Gramme)、查尔斯·布拉什(Charles Brush)、查尔斯·惠特斯通(Charles Wheatstone)、托马斯·爱迪生和尼古拉·特斯拉(Nikola Tesla)大大改进了电动机的设计。他们的集体努力提高了电动机的效率和功率,还把电扇的成本降低了一个水平,尤其是后者使电扇对中产阶级产生了不小的吸引力,而不再仅仅对富人。这样,风扇和家电行业的增长很大程度上取决于电动机和发电机的设计与生产在技术和经济上的完善。家用廉价电力的发展也在这一过程中发挥了形成性/ 结构性作用。随着1885 年匈牙利电气制造商甘兹·埃斯·塔尔萨(Ganz es Tarsa)促进了变压器的发展,尼古拉·特斯拉关于远距离传送廉价交流电的设想也得以实现。[17](图15)
特斯拉和位于宾夕法尼亚州匹兹堡的西屋电气于1895 年在尼亚加拉大瀑布建成他们的交流电力系统,迅速推翻了爱迪生的作为公用事业行业标准的直流电力系统。[18] 他们的系统使电力能被传送到数百英里远的地方,而不是直流系统最多只能传送的几十英里。交流电力系统的成本效益大大推动了19 世纪90 年代美国和欧洲小家电行业的增长。有了更便宜的电力和更便宜的电动机,生产商们意识到了生产和销售电风扇的巨大潜力。交流电风扇的制造商,如西门子、AEG、Marelli、GEC、Max Levy、Revo、Veritys、Martinot、艾默生、通用电气、西屋、Diehl、Peerless、Robbins and Myers、埃克等,在1900 年和1940 年期间成了这些家用产品领域世界领先的制造商。这一段时期里,航空技术的增长也经历了快速的发展。1903 年,莱特兄弟发明了第一架飞机。第一次世界大战期间,大规模生产用于军事目的的飞机也刺激了飞机工程学成为一项正当的职业,并获得了较大的发展。风扇制造商很快就注意到这个由新一代的飞机设计师所带来的工程学和空气动力学的进步。

 

8. 斯坦风扇专利的图稿


9. 纽约联合电机公司的广告册


10. 纽约联合电机公司的风扇马达(奥地利的一件私人藏品)


11. 电动力公司的风扇马达(美国康涅狄格州的一件私人藏品)


12. Crocker-Curtis(C& C)风扇(作者自藏)

空气动力学风扇设计的重大进展,1900-1960
20 世纪10 年代,电风扇制造商开始将空气动力学的设计原则和装饰图案纳入他们的家用和商用产品中。叶片设计成为将航空科学技术融入这些产品设计的第一个舞台。新泽西贝尔维尔的埃克风扇和电机公司可能是美国最早基于飞机设计的概念来设计风扇叶片的电扇制造商。1915 年,埃克采用了12和16 台式风扇生产线,并使用了其获得专利的“明(Ming)”叶片设计。查尔斯·埃克(Charles Eck)——以他的名字命名的这个公司的创始人和总裁,使用“明(Ming)”这一叶片设计来减少风扇运转时的嗡嗡声。商标“明(Ming)”是把“hum(动词,嗡嗡。或名词,嗡嗡声)”从“humming(形容词,发出嗡嗡声的)”这个词中删除后剩下来的词(意指电扇运转时没有声音——译者注)。这些风扇经常采用同一个机械振动系统,它是埃克在1903 设计的——这也是世界上第一个使用齿轮传动的系统,它能使风扇来回转动。“明”型风扇使用传统的防护罩和底座,而且电机类似于其他厂商的产品,但其叶片设计大大有别于先前任何制造商的产品。(图16)
第一代“明”叶片不在同的平面使用两个双螺旋桨叶片,类似彼此堆叠在一起的两个飞机螺旋桨。每个叶片都包括两个三角翼的螺旋桨组,相距大约两三英寸的距离。埃克从飞机设计师和工程师詹姆斯·A·欧文(James A. Irving)那里购买了这种叶片设计的专利权,欧文原本打算在飞机中使用这种设计。欧文的这一设计于1912 年4 月9 日成功获得美国专利局的认证,专利号为1,022,846。(图17)
相比于其他飞机桨叶,这种设计理论上会在叶片旋转时减少空气流动时的扰动。这反过来会提高叶片组使空气流动的效率,并减少噪声的产生。埃克看出了这一概念的价值并购买了欧文的设计专利权,这也使得这一专利在1915 年时重新发布。而欧文则很快就着手设计另一种减低噪声的风扇叶片,这种叶片采用了单轴而不是双轴。
美国专利局于1916 年2 月1 日为欧文的这项新发明授予专利(专利号48,494)。与稍后将适用于电扇叶片生产的前一专利不同,欧文这个新的叶片设计纯粹是用于台扇或壁扇的。埃克又买下了这个专利并进行生产,以此作为广受欢迎的“明”叶片的一个变种。1916 年的欧文叶片使用了四翼的扇形设计,其形式类似于艾默生标志性的1899 年帕克叶片。帕克叶片也许可以视为主要的电扇制造商在最早的实用型飞机获得发展前,为减少叶片噪声和提高空气流动效率而进行的早期尝试。[19](图18、19)
尽管与帕克叶片在设计和预期功能上有这些表面的共性,第二代“明”叶片的设计还是提出了另一个非常新奇的减少叶片噪声的解决方案。它把两对尺寸不等的叶片翼安装在同一个轮轴上。风扇的最大直径是12 英寸,其中一对叶片翼从一端到另一端的长度是10 英寸,而另一对则是12 英寸。这种奇怪的设计大大减少了类似于剁菜的声音和嗡嗡声,而这一时期的其他风扇叶片通常是无法消除这种声音的。
大多数其他制造商置埃克的创新于不顾,转而探寻更简单的空气动力学叶片设计方法。芝加哥的Aerofan 等很多公司仅仅使用与这一时期的飞机上形式相同的两翼螺旋叶片。这些微型的两翼飞机螺旋桨往往采用与制造真正的飞机叶片同样的材料:木材和铝。这种材料选择与20 世纪30 年代之前更常见的黄铜或镀镍的金属板叶片形成鲜明对比。Aerofan 成了最早在台式风扇中采用木制螺旋叶片的公司之一。根据一份仅存的资料来看,Aerofan 公司在1914 年左右开始从威斯康星州拉辛的拉辛电子产品公司购买风扇电机、底座和防护网。[20]随后Aerofan 公司又增加了一个木制螺旋叶片来代替Racine风扇所使用传统的四翼黄铜镀镍叶片。像它在1916 年所做的一个风扇广告所说的:“超级棒的航空扇(Aerofan)……代表着飞机的效率被用于风扇”。(图20)
这一产品的营销中隐含着对效率、现代性和技术进步强烈渴望。Aerofan 可以视为第一批采用真的、飞机样式的螺旋叶片的风扇之一。Buffalo Forge、肯尼迪和达拉斯工程等厂商在20 世纪20 年代也以由单一的铝材制成的飞机样式螺旋叶片构成的较大的风扇跟进。Buffalo Forge 则早在1922 年就已提供墙式安装这种类型的通风扇或排气扇的服务。他们在20 世纪20 年代的行业杂志上刊登广告,销售这种类型的产品——“航空”。图21 所示的这则广告描绘了一架高速飞行的飞机,明显夸大比例的螺旋桨使飞机迅速高飞。在这幅飞机图像的下面画着真正的风扇。此风扇以简单的圆环形文氏管为外架,里面是三个同轴钢臂固定着的马达以及一个铸铝制成的飞机样式的螺旋叶片,代表着一个风扇最精练、最本质的形式因素。此产品回避对利于展示工程效率的美学的强调,而是在广告中极力推介气动效率和此风扇省电的优点。Buffalo Forge 甚至声称这个风扇只需要竞争对手的产品一半的马力就可以带动同样数量的空气流动。[21]
虽然气动风扇设计的基本原则只是存在于大萧条之前,但到20 世纪20 年代后期和30 年代时,叶片气动效率仍然是主要关注的问题,只不过制造商们将注意力转移到了其产品的整体美观上。此时,风扇的整体设计和美观成为一个与气动效率同等重要甚或更重要的问题。在大萧条时期,芝加哥的埃德加·沃德公司等制造商们开始在制造风扇时不只是使用飞机式叶片,还在其设计的所有方面都尝试表达航空主题。这些风扇不像达拉斯工程或肯尼迪林德风扇那样在一些同样明显的方面与飞机类似,但其流线型的铸铝子弹形状马达罩壳却暗示着火箭飞行器和飞机旅行。埃德加·沃德风扇圆滑的铸铝马达罩壳上一圈一圈向外辐射的铝制装饰条进一步突出了这种装饰创造的类似于飞机的美学特征——一个像塔尔萨的菲尔布鲁克艺术博物馆等这样的博物馆强力推荐的美学特征。防护罩上的一系列同心圆和半角形的螺旋叶片把粗陋的电风扇变成了一件工业艺术品,这就超越了单纯的功能和效率。(图22)
以与Sunbeam and the Zenith 无线电联合公司的合作而闻名的芝加哥工业设计师罗伯特·达沃尔·巴德朗(Robert Davol Budlong)写下了这个设计。[22] 他的设计说明了电器越来越多地使用铸铝材料。铸铝具有更轻的重量和不易碎的特性,因而比铸铁更适于表达复杂的曲线形式。这种新材料的使用鼓励着制造商在20 世纪30 年代精心制作了一系列广泛的流线型形式。这些形式经常采用飞行、运动或气动效率等主题。在埃德加·沃德公司工作的巴德朗揭示了这一正在增长的趋势,这一趋势有助于受空气动力学影响的风扇设计的发展:工业设计师和工程师之间的协作。20 世纪30 年代的工业设计师表现出把飞机和火箭的美学因素应用于从灯具到收音机的一切消费品中去的强烈兴趣。设计师和工程师之间这种越来越浓厚的协作感有助于将航空风扇设计以比过去更低的价位推入主流生产线。
在20 世纪30 年代之前,受空气动力学启发的风扇生产的主要特征就是低成本的专业化设备以及低消耗的工业化产品。大批量生产的飞机式外观的叶片安装在小型、低廉的风扇上,例如伊利诺伊州罗克福德的Barber Coleman 公司的产品就展示了这种新趋势。(图23)
如前文所述,这种叶片设计强调的是产品的使用寿命,到目前仍然广受欢迎。由艾默生或AEG 等生产商制造的小型台式风扇,其子弹形状马达罩壳的外表在20 世纪30 年代还标志着航空设计原则对美国或欧洲普通家庭的涓滴影响。[23] 当代风扇设计师在其现在的产品中仍然使用子弹形状的马达罩壳。一些公司,如密苏里州圣路易斯的Knapp-Monarch,以及德国的Aeros 也生产小型台式风扇,它们看起来就像是20 世纪30 年代飞机的微缩复制品。(图24)这些小风扇的扇翼、尾巴和让人联想到真正的飞机的机身,似乎是对大型飞机异想天开的重新创作。它们的基本组件包括电机、调速开关、防护罩和底座等完美地融入这种航空形式中。这些台式风扇所强调的设计原则与十年前达拉斯工程制造的那些商用空气循环器一样。20 世纪三四十年代,在普通的常态环境中飞行(而不再是航空)也成了最受欢迎的广告主题。艾默生创建了两个不同的风扇生产线,型号分别为银天鹅和海鸥,其命名所参考的是飞翔的鸟而不是飞机。[24](图25)这些风扇反映了很多与其他那些受飞机启发影响的风扇同样的流线型和工业设计原则。
飞机设计的美学基本影响了电风扇的外观设计。但气动效率的问题仍然是20 世纪30 年代至50 年代的风扇制造商们关注的关键问题。一些制造商,如伊利诺伊州芝加哥市的Airmaster 联合公司和威斯康星州沃索的Marathon 电子等公司在20 世纪30 年代通过雇用航空工程师赫尔曼·许格林(Herman Hueglin)或詹姆斯·芬克(James Funk)为他们设计产品,来寻求其风扇叶片的气动效率最大化和静音化。20 世纪四五十年代,堪萨斯州威奇托的O·A·萨顿(O. A.Sutton)所设计的沃拿多风扇的发展把这些概念向前推进了一步。萨顿试图通过将他的风扇罩在一个文氏管内来模拟气发动机的设计,这能使他的风扇在运转时减少空气湍流并提高空气流通率。20 世纪四五十年代西屋Riviera 生产线的地扇和台扇也显示出与沃拿多风扇相似的设计。[25] 这一时期欧洲的台扇显示出这些相同的外部特征,尽管与他们的大多数美国同行相比,规模较小。
西班牙瓦伦西亚的阿尔法罗·霍夫曼(Alfaro Hofmann)私人博物馆收藏有20 世纪五六十年代欧洲最好的台式风扇,它们各式各样,但都是小巧且具有现代感的。这些藏品中有许多Marelli、飞利浦、AEG 生产的风扇,这些风扇采用了酚醛塑料生产的三翼式扇叶片。这些风扇的机罩使人想起飞机的喷气发动机,它们流线型外壳的那种架势也让人想到飞行中的飞机。(图26)
凭借着之前三十多年的发展,这些风扇代表着流线型和空气动力学设计原则的最高成果,而这两个设计原则适用于成本相对较低的小型家用风扇。这些产品展示了航空知识在国际范围内对风扇设计的影响——这一运动在欧洲和美国都有广泛的社会根源。
霍夫曼的藏品中包括现代主义时期最具标志性的受航空学影响的风扇之一:1953 年由意大利工业设计师埃齐奥·皮拉利(Ezio Pirali)开发的Zerowatt 风扇。[26](图27)这个风扇主要由铝制成,铝也是战后飞机机身所使用的重要材料。尽管其简单的三翼叶片与同期的螺旋桨飞机使用的形式类似,但其半胚珠形引擎还是让人想起喷气发动机的样子。皮拉利设计的简单可调式金属笼状结构则让人想起用于使飞机机身连在一起的内部底盘组件。这个作品多被解释为一种受极简主义、现代主义和航空设计影响的混合物。未来对这些更小的欧洲风扇的研究可能会就流线型、现代主义设计和工业文化之间的重合交叉来进行,并产生很多研究成果。本专题未来的进一步研究可能会考虑这些主题。

13. Interior Conduit 室内管道公司的伦德尔风扇马达(美国的一件私人藏品)


14. La Boiteaux 公司的风扇广告


15. 甘兹AC 型风扇马达,1897


16. 埃克“明”式叶片风扇


17. 第一代“明”式叶片专利


18. 第二代“明”式叶片专利


19. 第一代艾默生帕克叶片专利


20. Aerofan 台式风扇广告


21. Buffalo Forge 飞机排气扇样式的风扇广告


22. 埃德加·沃德风扇


23. 20 世纪30 年代的Barber Coleman 风扇

24. Aeros 风扇


25. 艾默生银天鹅和海鸥风扇


26. 阿尔法罗·霍夫曼私人博物馆收藏的三翼式叶片风扇

27. Zerowatt 风扇

结语
在1850 年和1950 年之间,电风扇在外形和技术水平方面得到了巨大的发展。不同领域专业知识——电气工程、艺术、机械工程、工业设计和航空设计——的相互渗透,大大影响了电风扇的发展轨迹。从历史发展和形式意义来说,对电风扇的研究使人们能对技术的传播有更好的了解,这种传播可能是从一个行业到另一个行业,或是从一个知识领域到另一个知识领域。正如家用微波炉的发展在很大程度依赖于军事技术和工业技术的进步一样,电风扇的技术进展也是如此。对这一主题的研究还有助于我们认识工业技术是如何影响人们的家庭生活的,以及消费者的需求又是如何反过来从制度层面上影响到设计的。此外,从物质文化的角度来看,对电风扇发展过程的梳理可以使我们大致了解电气化的进程。这有助于我们了解消费者和设计师是如何推动这一重要的产业和经济基础设施增长的——这是现代化技术形成的关键因素之一。

* 本文得到由西班牙设计史协会(Foundation of Design History)组织的“第一届家用电器设计史研究基金”(1st Research Grant for The Study of Domestic Appliances)的全力支持;该基金由西班牙瓦伦西亚阿尔法罗·霍夫曼私人博物馆(Alfaro Hoffman Collection)提供,特此鸣谢。

注释:
[1] “Roto-Beam Air Circulator” Trade Catalog. (Chicago: Motor Service And Manufacturing Company, 3300 Indiana Avenue). Circa 1936, Pgs. 3-6.
[2] Marathon “Super Air Screws”, General Electric, Forc't Aire, Super Fan, Emerson, International Oil Burner, Robbins And Myers, Propellair, Chicago Aero-Fan, Freshn'd Aire, Gaylord, Fan-O-Plane, Air Chief, Mountain States
Equipment “Airex”, Brookline Engineering “Southerner”, Knight-Gibson, Hoover (U.K. Division), Edgar Ward, Reynolds, Eskimo, Brinsmead (Australia), D.D. Jackson, Castrite, Vornado, Air Controls, Kloppenberg Foundries, Simko, Cook, Krieg McClain, Victor, ILG, Neiderst, Kisco, And Grainger all produced circulators or aerodynamically inspired fans for the American market unless noted in brackets.
[3]Kennedy Torpedo Fan Patent Drawings, US Patent #1,765,962, Granted June 24 th , 1930.
[4] Images of Kennedy Linde Fan in the collections of Terry Fisher, Oklahoma, USA and Charles K. Abernathy, Texas, USA
[5] Circa 1929 Kennedy Linde Ceiling Hung Air Circulator Fan, Collection of Charles K. Abernathy, Montgomery, Texas, U.S.A.
[6] Tilmann Buddensieg, Industriekultur: Peter Behrens Und Die AEG .(Cambridge, Mass: MIT Press, 1984).
[7] Louis Stein Electric Fan Patent, US Patent #12,106, Granted December 19,1854.
[8] William K. Skolfield, A Century Of Electric Fans (Bridgeport, CT: Fan Engineering Department Of The General Electric Company, 1957), Pgs. 9-11.
[9] Union Electro Motor Company Of New York, “Union Electro Motors, Adapted For Light Power, Such As Running Pumps, Sewing Machines, Organs, Dental Engines, Fans, Lathes, Etc.” Advertising Pamphlet Distributed At The American Institute Fair of 1876. (New York: Union Electro Motors, 1876).
[10] The surviving Union Electro-Motor in a private Austrian collection uses a complex set of electrical contacts in the motor that would be hard to service and might easily fail after prolonged use.
[11] Union Electro-Motor Company, Ibid.
[12] Kurt House, Antique Mechanical Fans (San Antonio, TX: Three Rivers Press, 1993), Pg. 19
[13] “A Novel Comination of Electric Motor, Fan and Lamp Resistance”. New York: Electrical World Magazine, 1887) Vols. IX and X, Pg. 79.
[14] Kurt House, Ibid., Pg. 18.
[15] “The Cyclone Electric Fan,” The Electrical Engineer: A Weekly Review Of Theoretical And Applied Electricity (New York: The Electrical Engineer), Vol. XIII. March 2, 1892.
[16] Skolfield, Ibid., Pgs. 8-9.
[17] Robert Fox and Anna Guagnini, “Sites of innovation in electrical technology, 1880-1914”, in L'électricité en réseaux”, special issue of Annales historiques de l'électricité, vol. 2 (2004), pp. 159-172.
[18] Thomas Hughes, Networks Of Power: Electrification In Western Society,1880-1930. (Baltimore: Johns Hopkins, 1993).
[19] Emerson Parker Fan Blade Patent Drawings, US Patent #632,740, Granted September 12 th , 1899.
[20] A comparison of known Racine motors and fans with surviving Aerofans strongly suggests that Aerofan simply added a propeller and new badge to Racine fans rather than producting a complete fan from the ground up. Examples in the collection of Terry Fisher of Oklahoma and Chuck Abenernathy of Texas provide evidence of this business relationship between Racine and Aerofan.
[21] “The Aero”, 1922 Advertisement Of The Buffalo Forge Company Used In A Variety of Trade Journals. Accessed on September 25, 2013 through the website http://www.fancollectors.org
[22] Paul Pierson Fan Collection Information. Accessed in August 2013 through the website http://www.luapnosreip.com/
[23] Examples of such fans in the Alfaro Hofmann and Stefan Osdene collections provide evidence of this theme.
[24] 1934-1938 Fan Catalogs Of the Emerson Electric Company. (St. Louis, MO: Emerson Electric Company).
[25] 1949 And Circa, 1954 Fan catalog of the Westinghouse Electric company Accessed Throuh the Alfaro Hofmann Collection (Springfield, MA: Westinghouse Electric Company)
[26] Alfaro Hofmann Appliance Museum Collection, Valencia, Spain. Viewed in Spring 2013.

参考文献:
[1] Tilmann Buddensieg, Industriekultur: Peter Behrens Und Die AEG .(Cambridge, Mass: MIT Press, 1984).
[2] “The Cyclone Electric Fan,” The Electrical Engineer: A Weekly Review Of Theoretical And Applied Electricity (New York: The Electrical Engineer), Vol. XIII. March 2, 1892.
[3] Emerson Electric Company Fan Catalogs , 1934-1938. (St. Louis, MO: Emerson Electric Company).
[4] Robert Fox and Anna Guagnini, “Sites of innovation in electrical technology, 1880-1914”, in L'électricité en réseaux ”, special issue of Annales historiques de l'électricité , vol. 2 (2004), pp. 159-172.
[5] Kurt House, Antique Mechanical Fans (San Antonio, TX: Three Rivers Press, 1993)
[6] Thomas Hughes, Networks Of Power: Electrification In Western Society,1880-1930 . (Baltimore: Johns Hopkins, 1993).
[7] “ A Novel Combination of Electric Motor, Fan and Lamp Resistance ”. New York: Electrical World Magazine, 1887. Vols. IX and X, Pg. 79.
[8] “Roto-Beam Air Circulator ” Trade Catalog. (Chicago: Motor Service And Manufacturing Company, 3300 Indiana Avenue, Circa 1936).
[9] William K. Skolfield, A Century Of Electric Fans (Bridgeport, CT: Fan Engineering Department Of The General Electric Company, 1957), Pgs. 9-11.
[10] Union Electro Motor Company Of New York, “Union Electro Motors, Adapted For Light Power, Such As Running Pumps, Sewing Machines, Organs, Dental Engines, Fans, Lathes, Etc .” Advertising Pamphlet Distributed At The
American Institute Fair of 1876. (New York: Union Electro Motors, 1876).
[11] Westinghouse Electric Company Fan Catalogs . Accessed Through The Alfaro Hofmann Collection's Archive. (Springfield, MA: Westinghouse Electric Company, 1949 and Circa 1954).

专利:
[1] Emerson Parker Fan Blade Patent Drawings, US Patent #632,740, Granted September 12 th , 1899.
[2] James A. Irving, Blade Patent Assigned To Eck. US Patent #1,022,846. Reissued on April 9, 1912.
[3] James A. Irving, Blade Patent Assigned To Eck. US Patent, #48,494, Granted February 1 st 1916.
[4] Kennedy Torpedo Fan Patent Drawings, US Patent #1,765,962, Granted June 24 th , 1930.
[5] Louis Stein Electric Fan Patent, US Patent #12,106, Granted December 19, 1854.

相关链接:
[1] Antique Fan Collectors Association. http://www.fancollectors.org
[2] “The Aero”, 1922 Advertisement Of The Buffalo Forge Company Used In A Variety of Trade Journals. Accessed on September 25, 2013 through the website http://www.fancollectors.org
[3] Paul Pierson Fan Collection. http://www.luapnosreip.com/

藏品:
[1] Charles K. Abernathy Collection Of Antique Electric Fans. Montgomery, Texas, USA.
[2] Terry Fisher Collection Of Antique Electric Fans. Oklahoma City, Oklahoma, USA.
[3] Alfaro Hofmann Collection Of Domestic Appliances. Valencia, Spain.
[4] Private Austrian Collection Of Antique Electric Fans And Motor. Vienna, Austria.

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