张伟杰
河南中烟工业有限责任公司黄金叶生产制造中心，河南 郑州 450000
摘要：中国空调器产业经过了二十多年的迅猛发展,现已在全球取得了显赫地位。论市场消费总量,中国市场需求量名列前茅,市场潜力巨大;论生产供给能力,中国已成为世界家电加工制造车间。但是，随着销售市场的急剧扩大,各大空调器厂“家的竞争日益激烈,几乎每年都要进行一次价格大战;相应的空调器用风扇电动机价格也一降再降.同时钢、铜、铝等原材料价格却不断上涨。因此对每款空调器用风扇电动机进行优化设计，降低有效材料的消耗,降低电动机的生产成本,成为各空调器用风扇电动机生产厂家的当务之急。综合来看,在保证电动机各项性能指标基本不变的前提下,降低电动机的生产成本主要从两方面着手,一是减小有效材料的消耗(即减少铜线、硅钢片和铸铝的用量);二是采用新工艺、新设备来提高劳动生产率,增多产量,提高一次装配合格率,从而降低电动机的综合生产成本。下文就空调器风扇电动机的结构及其负载运行特点,从理论上进行分析,并结合几款实例来论证结果。
关键词：空调风机；冷却风扇电机；同步优化
1 空调器用风扇电动机的结构
目前，普通空调器用风扇电动机大多为单相导步电容运转电动机，其结构形式如图1所示。外壳采用全钢板拉伸结构，户内空调器用电动机防护等级为IPXO（开启式结构），户外空调器用电动机防护等级为IPX4（全封闭式结构），轴承采用进口轴承（NMB或NSK）。其主要电磁结构由定子铁心、定子主绕组、定子副绕组和铸铝转子组成。电动机具有体积小、噪声低、功率因数高、外形美观、维护方便、运行可靠等优点。
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图1 空调器用风扇电动机结构图
2 故障解析
2.1 电动机启动而冷却风扇未运行
检查冷却风扇启动电路图，从远程、本地控制图中可以清楚的看出2KA是变频器启动继电器，远程或本地给定信号后，2KA线圈吸合。
从变频器启动原理图可以看出，2KA线圈吸合后其自身常开触点闭合，给定变频启动信号，变频器运行。而冷却风扇启动控制器的接触器线圈接在2KA的常开触点上。
在接受启停信号——2KA吸合——变频器启动、冷却风扇启动这种正常情况下两者可以同步运行，但空调机组是由基于Metasys的DDC控制系统控制。
每台空调配一套DDC控制系统，以上为K6的DDC控制系统结构图，它可以脱离上位机单独工作，通过设定自动、手动控制加温、加湿调节阀、风阀，控制高压微雾加温器、变频器的启停及运行步率。当DDC控制系统及其扩展模块、通讯模块出现故障时，为了不影响车间温湿度指标，我们只能通过变频器控制面板上的手动按键启动变频器。
这时变频器直接手动运行，没有通过二次电路控制，继电器2KA并未得电运行，所以冷却风扇无法运行，造成了电机和冷却风扇不同步运行故障。
2.2 冷却风扇损坏
空调机组在运行过程中，由于箱内温湿度高，冷却风扇易损坏，操作工在点巡检过程中由于空调箱负压作用无法方便打开箱门检查，无法及时了解冷却风扇的运行状态是二者不同步运行的另一原因。
3 问题解决
3.1 电动机启动而冷却风扇未运行对策
针对第一个问题，我们采取把冷却风扇接触器线圈接在变频器运行反馈继电器常开触点上，从变频器启动原理图上看出KA 4为变频器运行反馈继电器:
这样不管变频器通过控制信号自动启动还是从控制面板上手动启动运行，只要变频器运行，KA 4继电器线圈就得电吸合，其自身常开触点闭合，冷却风扇接触器KM线圈得电吸合，冷却风扇启动运行，达到了和电机同步运行的目的。
3.2 冷却风扇损坏监控对策
针对冷却风扇损坏后不能及时确认的问题，在冷却风扇-次电路中加装电流变送器，使现场冷却风扇运行电流转换成标准4 mA模拟信号上传DDC控制器，充分利用空调控制系统通讯，这样在中控室控制电脑上就能显示冷却风扇运行电流情况，及时反馈冷却风扇状态，操作工在中控室上位机控制界面就能清晰的看出电流大小，及时发现冷却风扇是否损坏，如果无电流，就及时停机更换冷风扇，保证空调送回风机电机与冷却风扇同步运行。
4 优化设计实施方案和降低噪声的措施
定子主、副绕组采用集中、单独非接触式绕线方式,提高了绕组櫝满率,大大改善了电机的相间绝缘特性。定子嵌线采用自动绕线机,大大提高了劳动生产率以及产晶合格率,减小了端部损耗,提高了铜线的利用率,有效地降低了电动机的铜耗,从而使电机效率提高。定转子槽配合采用超常规远槽配合.转子槽采用闭口槽、小槽形和小端环等特殊设计方法,提高电动机的绕组系数，降低杂散损耗,提高堵转转矩、降低堵转电流。
由于电动机外壳为全钢板拉伸结构,其轴承室尺寸无切削加工,材料的回弹性不一致,模具磨损程度不一样,以至造成轴承室尺寸公差分散,粗糙度差,与轴承的配合过松或过紧,都会使电动机噪声过大,甚至损坏轴承。针对这一问题，采取增加拉伸次数,减小材料回弹量.并采用硬质合金模具及优质润滑液冷却模具,减少模具的磨损,对轴承室特殊工序处理等措施,有效地降低了电动机的机械噪声。根据电动机的轴承小、转轴细的特点和工艺性.轴承与转轴配合采用小间隙配合的新技术,既安装方便提高了工效,又避免了传统的过盈配合造成轴承受外力影响而产生变形,引起噪声增大的现象。为减轻轴承与钢壳相擦,轴向增加硬纸板垫圈,通过调整硬纸板垫圈来保证轴向尺寸达到最佳状态,减小了电动机的振动和噪声。
5 结语
该优化改进使冷却风扇状态安全有效检测，保证了空调电机冷却风扇与电机同步有效运行，保证空调风机安全运行，保证车间温湿度指标。
参考文献：
[1]邢英迈.发电厂直接空冷系统采用变频控制应用问题[J].应用技术,2012,11:127-128.
[2]李景涛,毕明波等.600MW直接空冷机组空冷系统低频干扰问题分析与处理[J].内蒙古电力技术,2013,31(4):89-96.