风扇电机性能测试及优化试验

在无霜冰箱中，风扇电机是仅仅次于压缩机的一个重要电 器部件，它的性能好坏对冰箱的能耗、噪声等都有重要的影响。 目前在国内市场主要以直冷冰箱为主, 无霜冰箱的市场渐退, 但 在国外主要以无霜冰箱为主，尤其是美洲、澳洲等地，在欧洲 也渐流行冷冻室为无霜的冰箱，因此对无霜冰箱的市场需求并 不是在功能方面有不好的地方，而是它的能耗比直冷冰箱大， 生产成本高，使用噪声大等问题，而且它的设计技术难度大。而 且采用无霜冰箱的市场对冰箱的能耗要求都高，如进入美国的 冰箱至少要求能耗达到DOE的规定要求，进入澳大利亚的冰箱 也在2005年实行新的能耗限定值。但无霜冰箱还有它的优点， 主要是制冷速度快，温度均匀等。

在无霜冰箱的设计中，首先必须要了解风扇的性能特性， 然后才能进行风道系统设计。在冰箱中所采用的电机一般为罩 极电机，这种电机的效率低，一般在20% 左右，但它的成本低， 所以大多数冰箱采用这种电机。一般效率参数见图 1。由于这 种电机的性能特性参数不全，对于设计工作造成很多不方便， 也就更谈不上对冰箱进行优化设计。为此，笔者依流体力学与 通风技术，对罩极电机风扇的一些基本性能参数进行测试，并 在具体的产品上进行电机和风道优化匹配试验，取到明显效 果。主要有测试风扇的性能参数有静压值、全压值、流量、转 速、功率等。测试装置为笔者自己设计的风洞，见图2。它的原理主要 为：测量出流过风洞体的流速后，计算出流过的风量，再通过 流体力学计算出此工作点下的静压力、全压力。

具体计算是由笔者通过编 VB 软件自动计算完成，部分程 序如下：

For i = 1 To Data1.Recordset.RecordCount MSFlexGrid1.TextMatrix(i, 5) = 60 * 3.14 * 0.25 * (MSFlexGrid1.TextMatrix(i, 3)) * (MSFlexGrid1.TextMatrix (i, 3)) * (MSFlexGrid1.TextMatrix(i, 1)) / 1000000 ' 计算风量 k1 = A*(MSFlexGrid1.TextMatrix(i, 3) / 300) * (MSFlexGrid1.TextMatrix(i, 3) / 300) + B* (MSFlexGrid1. TextMatrix(i, 3) / 300) + C ' 计算入风口处扩大的阻力系数 MSFlexGrid1.TextMatrix(i, 6) = P1 * (k1 + P2) * 1.29 * MSFlexGrid1.TextMatrix(i, 1) * MSFlexGrid1.TextMatrix(i, 1) ' 计算入风口处的总阻力 k2 = (Val(text5.Text) / 300) * (Val(text5.Text) / 300) k3 = (D1 * k2 * k2 * k2) +(D2 * k2 * k2) + (D3 * k2) + D4 ' 风扇入口阻力系数 If Trim(Val(text5.Text)) = "" Then str = InputBox("风扇罩口的直径大小", "风扇罩口 尺寸输入", 100) text5.Text = str Else End If k4 = MSFlexGrid1.TextMatrix(i, 3) / Val(text5.Text) MSFlexGrid1.TextMatrix(i, 8) = (P1 * (1 + k3) * 1.29 * (MSFlexGrid1.TextMatrix(i, 1) * k4 * k4) * (MSFlexGrid1. TextMatrix(i, 1) * k4 * k4)) + MSFlexGrid1.TextMatrix(i, 6) MSFlexGrid1.Row = i MSFlexGrid1.Col = 5。

上海合愉通过上述装置，对不同的风扇电机进行测量对比，一般风扇在不同测试点下的性能情况，其中的测试点是改变风 洞中的不同测试参数后进行的，它可模拟为冰箱的风道系统综 合因素状态点。图4体现了常用罩极电机风扇的风量与静压值的变化关系， 这种曲线一般是设计过程中所必备的技术参数，由它可全面了 解该风扇的性能好坏。由于电机的转速可依不同的设计要求进行选择，图5显示 了不同电机在不同测试点下的转速变化情况，它可以比较不同 风扇在同一系统中的性能变化好坏。也可由冰箱中的电机转速 确定风道系统的具体工作点，从而可以明确风道优化的方向。另可从上面的数据看出，在无霜冰箱中的风扇全压较小， 一般在20Pa左右，风扇的静压值更小，因此对风道的设计计算 要求更准确，对风道系统的设计要求更高，而且对蒸发器的设 计优化也提出更高的要求。过高的风量会在蒸发器上产生较大 的阻力，使电机的工作点下移，所以电机性能进行优化匹配，并 针对具体的风道系统确定不同的电机参数。在国外也有对冰箱 的风量进行技术研究，在冰箱系统中并不是风量越大性能越 好，在风量达到一定的程度后，冰箱的性能也达到最佳值，扩 大风量不会有明显的变化。