家用厨房机械温升过高原因与对策

Rita

榨汁机、打蛋机、面条机等家用厨房机械是市场上较为常见的家电，这类产品被列入CCC强制性产品认证范围内。家用厨房机械在CCC认证时，适用的标准是GB 4706.1-1998、GB 4706.30-2002。在型式试验中，常有一些家用厨房机械产品正常发热试验不符合标准要求。本文通过分析不合格原因和机理，结合相关标准的具体条款，提出几种解决方法，供产品制造商在进行产品设计或采取整改措施时参考。
一、发热试验不符合情况
尽管家用厨房机械产品种类繁多，但其工作原理基本都是通过电动机的输出轴带动工作头完成某项功能，同时再加上一些机械或电子控制装置与外壳一起组成一个产品整体。虽然结构不复杂，但检测中温升试验不合格情况却常出现。
家用厨房机械温升试验不合格的主要表现形式有，电动机绕组温升超标，严重的甚至出现电动机冒烟情况；正常发热试验过程中，电动机热保护装置启动，致使器具不能完成标准规定的循环周期而意外停止工作。
绕组温升超标和热保护装置启动，其实质是电动机绕组和铁芯温度上升过快。温升过高的原因是多方面的，需进行综合分析。应从产品设计阶段开始给予关注，并根据相关产品的不同特点，有针对性地采取措施。
二、温升过高分析与对策
1．电动机本身
电动机的性能直接影响到整机的工作状态，需要首先考虑。对于整机需要安装多大功率的电动机，应先评估，以避免长时间小马拉大车，电动机规格的选择应留有适当余量。
电动机选型方面，虽然也有少量产品采用永磁直流电机、同步电机等，但从目前情况来看，串激式电动机具有起动力矩大、转速高、动态性能好等优点，为家用厨房机械产品普遍采用。相同的电动机规格，不同制造商采用的原材料存在较大差异，例如不同铁芯材料，其磁滞损耗和涡流损耗通常也不相同。即使在同样负载条件下，发热情况大不一样。在家用厨房机械CCC认证整机检测中，已有明确规定：若变更电动机，即使其规格相同并且都具有CCC认证，也需进行相关的补充试验项目，其中包括温升试验。
温升试验涉及到电动机的工作效率，输入电功率只有一部分转化成有效的机械能输出做功，其他通过铜损、铁损等损耗转化成热能。影响效率的主要因素，从电动机设计角度看，涉及到电机的电磁参数、铁芯材质、定转子铁芯尺寸的大小和长短、定子与转子之间气隙大小、绕组材质和线径、风路设计、风扇位置和形状及动平衡等。在整机产品设计之初，选择电动机时，应对拟采用的电动机性能进行必要的测试比对。需注意，测试时应考虑电动机在额定工作电压的0.94倍、1.06倍，及在合适的环境温度条件下（通常控制在20℃±5℃之内）和实际的工作制等各种情况。
2．整机外壳的影响
整机外壳的设计也是重要因素之一。同一电动机，装在同样外形尺寸的外壳中，在有良好通风循环与通风不畅甚至是密闭的情况下，温升将相差十几至二十几K。当内外通风不畅时，经过前几个循环的工作，器具内部空气温度已有一定程度上升，在后几个循环中电动机将在更高空气温度下工作，从而导致绕组温度更快上升。当发热与散热达到平衡状态，温度才会稳定。另外，外壳内部的风路、隔板、空间宽窄，都会影响电动机的温升。
为实现整机内外良好通风，很多制造商在设计时采取在外壳上开散热孔、散热格栅等措施，但由此可能会产生另外一些问题，处理不当将导致产生新的不合格项目。常见的问题有以下几方面。
（1） 机械强度
开孔处和格栅处有可能成为相对薄弱部位，不能经受标准规定的3次冲击试验而断裂（见图1）。在考虑设置格栅时，要注意格栅条不能过于细、薄，应具有一定宽度和厚度，并且可在格栅中间增设纵向加强筋。选用强度较高的外壳材料也是一种有效的措施，但成本将上升。
（2） 防触电保护
应考虑开孔的尺寸，需防止试验销（即IEC 61032的13号探棒，见图2，图中尺寸单位为mm，探棒右侧为头部，其直径为3mm）穿过开孔进入器具内部而触及到带电部件。
家用厨房机械温升过高原因与对策.jpg

（3）爬电距离和电气间隙
对于无开孔的整体外壳，应考虑穿通绝缘距离或固体绝缘的厚度是否满足要求。开设散热孔后，有可能对爬电距离和电气间隙产生不利影响。内部导线应远离开孔，并且加以适当扎紧或嵌入布线槽中。内部导线的长度也需适当控制。
（4） 防溢水
在进行容器溢水试验时，在外壳表面溢出液体流经的路径上应避免开孔或采取适当的防水结构，如在孔周围加凸筋、将格栅的方向设计成外侧向下倾斜（类似于百叶窗结构）等。
除上述方面外，还需考虑开孔的部位、数量，能否达到足够的通风量及散热效果。风口边缘应做成圆角，包括其拐弯处也应做圆角，这样可减少风损。看似简单的外壳开设散热孔问题，需要经过综合评估，以选择最佳方案。
3.对提高绕组绝缘等级的分析
解决温升过高问题的另一种思路是电动机绕组采用较高的绝缘等级。比如采用F级绝缘（按照IEC 60335-1：2001版标准的第二增补件，F级绝缘对应为Class 155级）甚至更高绝缘等级的电动机，其温升限值比常用的E级绝缘高25K或更高，这样绕组即使温升高一些，也不会超标。由此带来的问题是：电动机绕组的温升虽未超标，但由于整体温升偏高，对外壳材料耐热性能的考核要求也提高了，即球压试验的温度需要提高。另外，对内部导线、开关的T标志要求也随之提高。并且有可能造成器具的外壳过热等一系列问题。因此，不建议采用这样的方法。
4．说明书中增加工作周期的规定
IEC 60355-2-14：2008，11.7条中明确规定，“如果标准中的规定超过了产品说明书中指定的工作周期，并且温升超过了限值，则需进行规定循环数的试验，并且使用说明书中指定的需要处理的最大数量的负载。每个循环的工作时间。
（1）对于规定时间不超过7min的，为说明书中指定的最长时间加1min（在GB4706.30-2002中，此项分为两段：规定工作时间不超过1min的，为2倍说明书中指定的最长时间；超过1min，但不超过7min的，即为指定的最长时间）。
（2）对于规定时间超过7min的，为说明书中指定的最长时间。
按照标准规定的要求进行试验时，若温升超标，则制造商可以在说明书中对每个循环规定较短的工作时间，但仍需完成标准规定的循环次数。需注意的是，有些制造商将每个循环工作时间规定得过短（例如只有5s、10s）。本文不建议这种以大幅度降低产品性能来换取试验通过的做法。虽然说明书中规定短的工作时间能使产品通过检测，但其实用价值大打折扣。以离心取汁机为例，按标准规定每个循环需工作2min（即对此类产品的一般性要求），如果说明书规定每个循环只能工作15s，然后必须停歇2min 。这种做法对树立良好的品牌形象也是不利的，希望相关制造商慎用。
5．其他需要考虑的问题
除了上述几个主要方面，还需考虑以下因素。
（1）电动机风叶
在一些家用厨房机械的成品中，电机轴上甚至未设置任何叶轮，有些所装的叶轮直径过小，风叶形状、尺寸、数量、旋转方向等不够合理，不利于器具内外空气循环。
（2）电动机装配和动平衡
应注意，轴承游隙是否合适，轴承的润滑，检查转动是否灵活等，避免给电动机增加并非功能所必需的附加负载。
（3）整体结构
各类家用厨房机械的整体结构应合理，例如具有单独出汁口和出渣口的榨汁机，上部结构应确保其工作时出渣顺畅，否则积聚起来的残渣将会明显增加电动机的负荷。
（4）传动系统
若整机还带有传动系统，则还应考虑提高传动机构的工作效率。
（5）附件
带有多个可替换功能附件的厨房机械，应考虑每个附件在标准规定条件下的工作状态，将各附件负载功率大小与工作周期长短结合起来进行评估。
三、结束语
在开发家用厨房机械产品过程中，一方面要考虑其相关功能的实现以及整机外形的美观和时尚，但另一方面更不能忽视其安全性。本文所提到的温升问题，一旦不符合标准要求，反过来也会影响正常功能，甚至出现机器 “罢工”现象。只有通过深入分析和思考，找出问题根源，采取有效措施，温升过高的问题才可迎刃而解。

bitwbq

以后居家用得着

Glendon

这个是个好信息！！

北方的狼

谢谢楼主分享