淺析直流風(fēng)機(jī)在冰箱上的應(yīng)用

曹 云

（長(zhǎng)虹美菱股份有限公司 合肥 230601）

引言

目前，隨著人們對(duì)生活品質(zhì)要求不斷提高，普通機(jī)控和電控冰箱（柜）已不能滿足人們生活消費(fèi)需求。適合現(xiàn)代人生活方式，審美需求的多種功能能冰箱（柜）越來(lái)越受到消費(fèi)者的青睞，尤其是年輕人。因此，在整個(gè)創(chuàng)新大環(huán)境下，冰箱（柜）的各種零件也都在進(jìn)行著創(chuàng)新，各種新技術(shù)、新工藝和新材料運(yùn)用于冰箱不同組件上，使得冰箱在環(huán)保、降低噪音、保濕保鮮、物聯(lián)網(wǎng)、變頻等方面有了新的突破。在冰箱組成風(fēng)扇電機(jī)方面，目前許多生產(chǎn)商使用直流電機(jī)代替以往的交流風(fēng)機(jī)，直流風(fēng)機(jī)技術(shù)變化日益更新。

電機(jī)作為許多家用電器產(chǎn)品的組成，廣泛應(yīng)用于生活和生產(chǎn)中。隨著社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展，人民生活水平的提高，需要不斷地的開(kāi)發(fā)各種新型電機(jī)來(lái)滿足人民生活需要。這就需要風(fēng)機(jī)不斷創(chuàng)新，加速電機(jī)的更新?lián)Q代。

1 無(wú)刷直流風(fēng)機(jī)技術(shù)

1.1 基本組成結(jié)構(gòu)[1]

無(wú)刷直流風(fēng)機(jī)基本構(gòu)成，可以分為以下幾個(gè)部分：電子開(kāi)關(guān)電路，永磁式同步電機(jī)和位置傳感器組成。其原理框圖如圖1。風(fēng)機(jī)的各組成部件框圖如圖2。

1.2 基本工作原理

圖1 無(wú)刷直流風(fēng)機(jī)原理框圖

圖2 風(fēng)機(jī)的各組成部件框圖

無(wú)刷直流風(fēng)機(jī)的基本工作原理：定子不轉(zhuǎn)動(dòng)，檢測(cè)轉(zhuǎn)子的位置信息，通過(guò)內(nèi)部控制板上驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)電子開(kāi)關(guān)線路上功率開(kāi)關(guān)元件，使電樞繞組按照一定的順序饋電，產(chǎn)生步進(jìn)式旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，帶動(dòng)永磁轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。由于轉(zhuǎn)子的不停轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)子位置信號(hào)按照特定的規(guī)律變化，來(lái)改變電樞繞組的通電狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)無(wú)刷直流風(fēng)機(jī)的能量轉(zhuǎn)換。

1.3 無(wú)刷直流風(fēng)機(jī)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

大部分傳統(tǒng)式的機(jī)械式的冰箱（柜），受到輸入電壓限制，在冰箱內(nèi)或壓縮機(jī)室內(nèi)普遍采用交流風(fēng)機(jī)循環(huán)冷氣或降溫；電控冰箱(柜)由于使用了控制板，可以提供穩(wěn)定的直流12 V電源，大部分使用低功耗的直流風(fēng)機(jī)代替以往的高功耗交流風(fēng)機(jī)。直流風(fēng)機(jī)是指通過(guò)輸入電壓直流12 V電，使風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)風(fēng)機(jī)葉旋轉(zhuǎn)。與交流風(fēng)機(jī)相對(duì)比，它的優(yōu)點(diǎn)如下[2]：

1）損耗小、效率高

直流風(fēng)機(jī)采用了永磁體勵(lì)磁，交流風(fēng)機(jī)采用感應(yīng)電機(jī)勵(lì)磁，永磁體勵(lì)磁比感應(yīng)電機(jī)勵(lì)磁效率高；直流風(fēng)機(jī)輸入是直流電，工作同步運(yùn)行方式比交流風(fēng)機(jī)輸入交流電感應(yīng)轉(zhuǎn)子鐵芯的轉(zhuǎn)頻損耗小。以上兩方面提高了直流風(fēng)機(jī)的效率。因?yàn)楸渖鲜褂玫闹绷黠L(fēng)機(jī)都是小功率電機(jī)，效率使用更高。

2）功率因素高

由于無(wú)刷直流風(fēng)機(jī)的勵(lì)磁磁場(chǎng)不需要電網(wǎng)的無(wú)功電流，因此其功率因數(shù)遠(yuǎn)高于感應(yīng)風(fēng)機(jī)，無(wú)刷直流風(fēng)機(jī)可以運(yùn)行于1功率因數(shù)，這對(duì)小功率風(fēng)機(jī)極為有利。無(wú)刷風(fēng)機(jī)與感應(yīng)風(fēng)機(jī)相比不但額定負(fù)載時(shí)具有更高的效率和功率因數(shù)，而且在輕載時(shí)更具有優(yōu)勢(shì)。

3）調(diào)速性能好、控制簡(jiǎn)單

與感應(yīng)風(fēng)機(jī)的輸入不同頻率下不同的調(diào)速方式相比，無(wú)刷直流風(fēng)機(jī)輸入頻率一定，從而調(diào)速控制簡(jiǎn)單，調(diào)速性能好。

4）壽命長(zhǎng)

無(wú)刷直流風(fēng)機(jī)的使用壽命主要取決于，風(fēng)機(jī)中所使用的軸承。一般軸承壽命大于10 000 h，材料好的優(yōu)質(zhì)軸承，風(fēng)機(jī)壽命可達(dá)20 000～30 000 h以上。

5）成本低

風(fēng)機(jī)的功率?。ū湟话阋蠊β省? W），所使用的逆變器容量要求較低，一般直流風(fēng)機(jī)成本與逆變器容量大小有有關(guān)，因此采用小容量的逆變器使風(fēng)機(jī)成本較低。

總之，無(wú)刷直流風(fēng)機(jī)將全面取代交流感應(yīng)電機(jī)在空調(diào)和燃?xì)鉄崴魃系膽?yīng)用。并且，隨著技術(shù)的進(jìn)步直流無(wú)刷風(fēng)機(jī)也會(huì)應(yīng)用在，家用電器，汽車(chē)及辦公設(shè)備等領(lǐng)域。

2 風(fēng)機(jī)的應(yīng)用實(shí)例

2.1 用于冰箱（柜）冷藏室

冰箱冷藏室里溫度是分布不均勻的，靠近冷藏后背蒸發(fā)器位置溫度最低，靠近冷藏門(mén)的位置最高。為了使冷藏室內(nèi)各處冷量分布均勻，在冰箱冷藏室里安裝風(fēng)機(jī)，用于冷藏室里面冷量循環(huán)，使冷藏里各處溫度均衡。風(fēng)機(jī)工作條件：壓縮機(jī)運(yùn)行狀態(tài)下，冷藏風(fēng)機(jī)工作，壓縮機(jī)停機(jī)時(shí)，冷藏風(fēng)機(jī)停止工作。冷藏室選取風(fēng)機(jī)時(shí)，一般選取較小功率風(fēng)機(jī)（大約功率為3 W），這樣不影響整個(gè)冰箱耗電量，而且又能均衡冷量。

2.2 用于冰箱（柜）壓縮機(jī)室散熱

風(fēng)機(jī)用于壓機(jī)室里用于降低冷凝器和壓縮機(jī)溫度，加速壓機(jī)室氣體流動(dòng)，降低周?chē)h(huán)境的溫度以致降低冰箱整體能耗。大容積的冰箱(柜)上由于容積較大，在性能匹配上需要大COP值壓縮機(jī)和較大散熱效果的冷凝器；由于受技術(shù)、成本和其他條件的的約束，現(xiàn)有的冰箱不可能使用大面積冷凝器和很大冷量的壓縮就，這就需要采用增加其他附件條件來(lái)降低能耗，提高性能。人們通過(guò)使用發(fā)現(xiàn)增加風(fēng)機(jī)能能使壓機(jī)室溫度降下來(lái)，而且制冷性能增強(qiáng)。傳統(tǒng)式的罩極交流風(fēng)機(jī)，輸入功率較大，而且效率低（輸出一般只有輸入的20 %～30 %）。對(duì)于今天節(jié)能減排大環(huán)境下人們所不想看到到的；而無(wú)刷直流風(fēng)機(jī)使用效率較高，大部分都能達(dá)到50 %，這無(wú)形中就減少了能耗的損失，降低了整機(jī)的耗電量；無(wú)刷直流電機(jī)的出現(xiàn)正好適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展。對(duì)于大容積高檔冰箱（柜），市場(chǎng)上各品牌的冰箱及家電企業(yè)已經(jīng)采用此方案。

2.3 用于風(fēng)冷無(wú)霜冰箱

利用冷凍室內(nèi)安裝直流風(fēng)機(jī)讓冷氣強(qiáng)制循環(huán)式的冰箱，被用戶稱為風(fēng)冷式冰箱，也正是行業(yè)內(nèi)所說(shuō)的無(wú)霜冰箱。無(wú)霜冰箱的冷凍蒸發(fā)器常用采用鋁材翅片式，一般放置在冷凍室后背部靠近冷凍內(nèi)膽位置，利用一只小型直流風(fēng)機(jī)強(qiáng)制箱內(nèi)冷凍室和冷藏室空氣對(duì)流，以達(dá)到冷卻的目的，因此在冷凍室內(nèi)看不到結(jié)霜。

1）箱內(nèi)干凈無(wú)霜

風(fēng)冷無(wú)霜冰箱內(nèi)部干凈清爽無(wú)結(jié)霜，在冰箱正常運(yùn)行過(guò)程中，風(fēng)機(jī)工作運(yùn)轉(zhuǎn)會(huì)帶走冰箱內(nèi)部中水分，箱內(nèi)無(wú)多余的水分不會(huì)結(jié)霜，儲(chǔ)存在箱內(nèi)的食物不會(huì)冷凍在一起。另外，現(xiàn)有箱內(nèi)都配套有除臭殺菌的裝置，在制冷系統(tǒng)循環(huán)同時(shí)會(huì)過(guò)濾掉臭味等異味，使整個(gè)箱內(nèi)無(wú)異味，保持其整個(gè)箱內(nèi)氣味清新，減少食物之間的串味，保持食物的原味。

2）溫度均勻

直冷冰箱正常制冷時(shí)候，冷凍室內(nèi)蒸發(fā)器散發(fā)出冷氣，由于蒸發(fā)器只安裝在間室的后背，其蒸發(fā)器表面和周?chē)鷾囟容^低，周?chē)鷾囟刃詫?duì)高，箱內(nèi)溫度不均勻，食物可能會(huì)變質(zhì)。風(fēng)冷無(wú)霜冰箱通過(guò)裝在蒸發(fā)器前面的直流風(fēng)機(jī)進(jìn)行循環(huán)箱內(nèi)的冷氣，從而達(dá)到箱內(nèi)溫度均勻。更大的保持事物的新鮮。

3）溫度精確

電控冰箱的溫度傳感器是熱敏元件，安裝在間室內(nèi)某個(gè)固定的位置，其檢測(cè)該點(diǎn)的溫度值。直冷電控冰箱由于間室內(nèi)溫度不均勻存在偏差，溫度循環(huán)差，如果溫度傳感器被食物覆蓋，傳感器檢測(cè)的溫度可能不是間室的實(shí)際溫度，就可能導(dǎo)致食物不新鮮。無(wú)霜冰箱由于風(fēng)機(jī)工作不停循環(huán)冷氣，使箱內(nèi)各處溫度均勻，溫度傳感器處的溫度，就是箱內(nèi)任意點(diǎn)的溫度，精確控溫，更好的保持食物新鮮。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，由于冰箱行業(yè)不斷推陳出新，這就要求內(nèi)部使用的風(fēng)機(jī)也要不斷更新?lián)Q代，目前隨著直流風(fēng)機(jī)行業(yè)工藝和制造技術(shù)逐漸成熟，加上人類(lèi)對(duì)能源資源重視，這就為高效率、低功耗、壽命長(zhǎng)的直流風(fēng)機(jī)提供有利條件。未來(lái)節(jié)能、靜音、保鮮等多種功能的冰箱對(duì)直流風(fēng)機(jī)各種性能要求也會(huì)更高，這就要求直流風(fēng)機(jī)也要不停的更新。