关键词：变频器；使用方式；造型设计

1 引言

近年来，随着机械设备的发展，变频器的运用越来越广泛。我国变频行业快速发展，但

仍然存在很多问题，除了一些关键技术仍然被国外垄断之外，对于产品外观造型的关注度也远远不够。传统变频器的造型完全服从于产品功能，缺乏创新和设计，忽略了用户和使用者的审美情感与使用体验，无法满足当代消费者的心理需求，从而降低了我国变频器生产企业的市场竞争力。

    本文以“使用方式”为切入点，探究一种适用于变频器的造型设计方法，以期对变频器的造型设计起到积极的指导和促进作用。

2  变频器使用方式的概念和内容

2.1  使用方式的概念

    使用方式包括两个大的概念：一是“使用”，其意义包括物在被使用时的状态，人对物的作用关系和物的信息反馈，以及由此产生的人、物、环境和物质与非物质等多重内容相互协调的设计文化^[1]。二是“方式”。“方式”是产品在使用过程中所表现出来的外在形式。它不是指具体的某一使用动作，而是使用时一系列动作之连贯的系统以及由此所形成的思维和行为习惯^[1]。 

    总的来说，在由物与物、物与人、人与人所组成的特定情景中，用户（人）的需求作用于具体的产品（物）的过程中，因使用的用户特征、使用行为过程、使用环境、使用条件限制、使用的时间域等因素而呈现出一个特定的形式，这种使用过程中特定因素的综合表现形式就是一个产品的使用方式^[2]。

使用方式贯穿设计的整个过程，是用户在使用产品的过程中各种因素相互作用的一种综合状态。

2.2  变频器使用方式的内容

从使用方式的概念可以得出，变频器的使用方式是用户或安装、调试人员在一定的环境条件下、在有限的时间里与其发生的一系列相互关系。它主要包括用户需求、使用行为、使用环境、使用时间以及使用的特殊要求。

（1）用户需求

产品造型的设计和定位要通过把握人们的生理和心理尺度，尊重人们的习俗和习惯来确立^[3]。没有用户需求，就失去了设计的意义。

变频器的主要使用者是用户或安装、调试人员。从用户的角度来说，面对一个陌生的变频器产品，对于产品的信任感和价值认同感尤为重要。除了内部技术的认同，外观造型是最为直观的，这就要求变频器具有安定严谨的外形，结实厚重的材质，简单平和的色彩。

从安装、调试人员的角度来说，他们的工作往往辛苦而枯燥，有时还会面临紧张感和较大的压力，这就要求变频器的造型直观、便于操作，以减轻工作人员的劳动强度，同时具备一定的亲和力，尤其是在可接触部分体现舒适性和安全性，便于工作人员在冷静、理性工作的前提下，感受到具有亲和力的情感关怀，带来好的心情和好的工作体验。

（2）使用行为

对于使用行为的研究，主要是研究如何使产品的使用者更为方便地使用产品，提高操作效率，同时降低产品使用者的危险因素，达到人机和谐的要求^[4]。在产品使用的每一个环节，都会有相对应的使用行为，因此在产品设计的过程中，要考虑产品被使用的各个环节。使用行为主要包括操作内容、操作动作、操作顺序等^[5]。

操作内容主要取决于不同的使用目的。变频器正常运行时要实现开启和停止功能，就需要配备相应的开关按钮；调试时需要获取内部信息和记录数据，就要考虑信息呈现的方式和载体装置；维护检修时的操作内容主要有开关柜门、抽拉内部单元，更换问题模块及元器件等，就需要配备把手、拉手等便于取用的零件。

操作动作是操作内容的具体实现方式。变频器的操作动作具体有按、旋转、握、推、拉、捏等，这些动作的实现需要表面形体的配合，且这些形体必需符合人机工程的尺寸和造型要求。另外，变频器的操作中存在一定的危险因素，如何通过造型设计规避危险部分、保证操作动作的安全性，也是需要考虑的因素。

操作顺序是执行操作动作时需要符合的特定逻辑。对于变频器来说，主要涉及安装和维护时的先后顺序，通过造型实现各部件之间的相互连接和配合，保证后一步的操作不能影响前一步的操作，前一步的操作又能为后一步提供便利。

（3）使用环境

使用环境是产品在使用状态下周边的人为组织环境和物理空间环境^[5]，产品造型与使用环境相适应能够使其看起来舒服、和谐并有益于识别^[6]。变频器使用环境主要是物理空间环境，包括地理位置、气候等。

普通工况对变频器造型设计要求不高，某些特殊环境则对变频器有较高的要求。高海拔工况需要更大的柜内空间；集装箱密闭空间不仅要求较为紧凑的柜体形态，还需要考虑如何实现散热；恶劣环境如沙漠地区或近海区域，则对风沙、盐雾有较高的防护要求。有时还需要考虑运输途中的环境条件，道路颠簸的影响等。

（4）使用时间

使用时间影响着产品的造型设定，主要包括产品的使用寿命和使用频率。

变频器运行时间长，大部分时间处于自我运行不需要人为操作，只有在调试和维护时才需要对其进行动作，因此涉及调试和维护的部分使用频率较高。这就要求这些零部件满足操作的舒适性、方便性和快捷性，同时需要有合适的材料和工艺加以匹配，使得这些部位的零部件更加坚固耐用，避免出现较高的使用频率导致使用寿命减少的情况。

（5）使用的特殊要求

很多产品在使用时都有特殊的要求，变频器也不例外。如柜体结构的承重强度、抗拉伸强度，某些部件的绝缘和阻燃性能，作为电气设备需满足的电气安全性能，用户提出的其他特殊需求等。

3  变频器使用方式对于其造型设计的要求

本课题的研究重点是变频器的外观造型设计，对于内部结构和电气原理不做过多研究，因此这里所说的造型设计主要针对造型的外在表现，也正是造型的主要构成要素，即产品形态、产品色彩、产品材质。这三大要素与产品的造型有着密不可分的联系，能够对产品造型提出具体的要求和指导。

3.1  使用方式对于变频器形态的要求

产品形态首先传达产品的基本属性信息，用户以此来初步判断该产品与自己的内心期望是否符合，衡量是否做出购买决策。其次，形态对使用者具有提示作用。好的形态应当符合使用者的生理特征和心理特征，能够准确的传递清晰的操作信息，引导使用者正确、合理的使用产品。

产品形态对于每个不同的主体产生差异化的心理影响，不同的形态所引导的使用行为和提供的操作方式千差万别。而使用环境和使用时间也对形态提出了特定的要求。通过分析，推导出使用方式对于变频器形态设计的具体要求：

（1）整体多用规则、稳定、大方的形态，如方形、直线线条、对称造型等；操作人员直接接触的部分如拉手、把手、开关按钮等，适当加入柔和的曲线曲面，塑造圆润婉转的形态，体现亲切、友好之感。

（2）讲究合理的空间利用和布局。Logo和标志标识均匀分布，体现一定的秩序感。柜外元器件如指示灯、开关按钮、显示屏等在满足电气原理的前提下居中放置；柜体通风窗在满足散热需求的情况下均匀整齐排列；通过外观带给人直观、严谨的感觉。

（3）重要的操作部件要符合操作习惯和正常施力范围。如柜门门锁、急停开关、柜内单元模块推拉把手等须依照人机工程学的相关数据放置于最佳工作区域；另外由于这些部件使用频率较高，设计时需要兼顾部件本身的强度和安装部位的牢固度。

（4）形态满足使用目的及功能的要求，并对操作行为具有引导和指示功能。比如调试变频器时，调试人员需要靠近变频器并用到笔记本电脑，这就需要在柜体上设计放置笔记本电脑的形态，同时这个形态不能影响到对于变频器的其他操作，这就要求这个形态不能过大，且能够在不用时隐藏起来，于是能够折叠的小桌板就是一种合适的形态设计。

（5）形态与其所处环境体现出服从性、适应性和协调性。如在集装箱内放置的变频器需要在满足电气性能的基础上减小整体尺寸，对防护要求较高的变频器需要着重考虑通风散热装置的形态。

（6）形态要考虑使用时间的长短和使用频率的高低。某些零部件需要长时间反复使用，在使用过程中可能发生老化、磨损甚至破坏，这部分形态就要做到便于拆卸、组装和更换局部零部件。

需要注意的是，变频器属于电力电子设备，对于这个特殊类别来说，形态终究是功能的载体，过度变化和过度设计会增加加工难度并直接导致成本的提高。因此基于使用方式的形态设计是以产品的实用功能为前提，从而设计出更加好用、易用、用户爱用的产品。

3.2  使用方式对于变频器色彩的要求

较之于产品形态和材质，色彩带给消费者和使用者的感受更加直观而强烈，不同的色彩搭配会传递出不同的心理暗示。因此好的色彩设计要符合用户的认知习惯，符合使用者的感官反应和心理感受，并且与不同的形态相互呼应。

不同的色彩会给使用者带来截然不同的心理感受，而色彩的搭配与变化也在很大程度上影响着使用行为的发生过程和实现途径。通过分析，推导出使用方式对于产品色彩的具体要求：

（1）整体多采用明度高、纯度低的颜色，带给人安定、严谨、理性的感受；不同部位采用不同的颜色，带给人不同的心理感受，如底座一般选用黑色、深灰色等较重颜色，体现厚重、稳定之感，通风窗一般选用白色、浅灰色等较轻薄的颜色，呈现通透、轻盈的视觉效果。

（2）配色可以有一定变化但数量不宜过多。外部色彩一般为1-2色，且各部分之间的色差不宜过大，对比不应太强，可选用近似色，如柜体使用浅灰色，底座使用比柜体偏深的颜色等。内部色彩可以根据材质的变化而变化，比如金属材质多保留其本色，而绝缘材质可适当加入有彩色系作为区分。

（3）以色彩结合形态对操作内容进行暗示，用色彩的变化强调操作部位，用色彩对某些操作行为进行制约和诱导；比如指示停止或禁止的开关旋钮常设计成红色或黄色，拉手和门把手一般设计为与其他部分有明显对比的颜色，标志标识根据禁止、警告、指令、提示等内容设计为红色、黄色、蓝色、绿色等。

变频器的产品属性决定了它的色彩不会是丰富多样的，色彩设计主要对形态设计起辅助作用，但色彩对于外观造型的影响是不容忽视的，良好的色彩运用不但能够提升产品的美观度，还能够令操作更加清晰便捷，从而提升变频器的产品价值感。

3.3  使用方式对于变频器材质的要求

材料的运用主要包括对于材料本身的属性和加工方式的把握，合理的材料选择除满足功能需求外，还能帮助产品使用者产生正面的生理和心理感受，为产品的整体造型服务。

材质对于使用方式的作用虽然不如形态和色彩明显，但是材质的属性会给使用者的使用感受带来一定程度的影响，变频器不同部件的特殊性也对材质提出了不同的要求。通过分析，推导出使用方式对于产品材质的具体要求：

（1）材质的选择原则是在保证产品结构的强度、刚度、稳定性的基础上进行的，大多数变频器外壳的首选材质是钣金件，这是由机械设备特有的性质决定的。

（2）各部分材质的选择要与其参与的用户行为相匹配，接触部分如操作面板、门锁、把手等需选择耐磨耐用的材料，并通过表面处理等加工工艺提高使用的舒适度和品质感。

（3）材质的属性要与产品的使用内容符合，比如柜体及柜内支撑件需要满足抗压、抗拉等强度要求，柜内安装元器件的支撑件还需要具备绝缘、阻燃的性质。

（4）材质的选择满足产品的特殊使用环境和使用要求。

变频器材质的选择是在保证产品电气性能和结构稳定性的基础上进行的，需要明确使用过程中可能涉及到的各种材料的性质和机能，从而选用和使用方式相匹配的材质。好的选材不仅能够表现材质本身的美感，还能够提升产品的易用性和品质感，拉近用户与产品之间的距离。

4  结束语

基于使用方式的变频器造型设计研究有别于其他的造型设计研究方法，更适合以功能和技术为主的电气设备，更加直观和系统，能够把握产品使用的整个过程，为优化造型设计提供合理的导向，有助于改变变频器产品忽视造型设计的现状，设计出易用的、好用的、美感与质感并重的具有市场竞争力的产品。

参考文献：

[1] 柳冠中. 工业设计学概论[M]. 哈尔滨：黑龙江科学技术出版社，1997：54-57.

[2] 冯乙. 产品使用方式与其造型概念的关系研究[D]. 北京：清华大学，2006：17-18.

[3] 韩挺，胡杰明. 设计本质探索：为人创造最合适的使用方式[J]. 东华大学学报(社会科学版)，2005，5（3）：72-75.

[4] 毕相军. 医疗器械的人机工程学研究[D]. 上海：东华大学，2005.

[5] 王榕. 基于使用方式的医疗产品造型设计研究[D]. 广州：华南理工大学，2013.

[6] 李通. 设计程序——工业设计流程与方法[M]. 天津：天津大学出版社.2007：25.

作者简介：

王榕（1988- ），女，硕士，洛阳中重自动化工程有限责任公司，从事高低压变频器等的研发。