郭玉华
海信容声（广东）冰箱有限公司 广东 佛山 528303
摘要：本文介绍了电动风门在风冷冰箱变温室中的应用，分析了电动风门在风冷冰箱的概述。重点对直流步进电机型电动风门的结构及原理进行了分析和研究，为风冷冰箱的风量调节提供了一种较为先进的方案，实现了风冷冰箱的精确控温、多温区变温以及节能保鲜等功能。
关键词：电动风门；风冷冰箱；变温室
引言
随着国内人们生活品质的提高及冰箱行业的技术发展，直冷冰箱占比不断下降，风冷冰箱因其不需人工除霜、冷却速度快、温度均匀等优点，成为主流趋势。早期风冷冰箱的风量控制通常采用压力式风门温控器来实现，其原理是通过感温包内的感温剂在温度变化时产生的压力变化来带动气箱的微小位移，再通过弹簧和杠杆的动作来调节风门的开启角度，从而达到调节冷量的目的，这种风门多应用于机械式温控冰箱中，没有直观的温度设定及显示，控温精度不高，用户也较难操作。如今，电控冰箱已全面普及，电动风门是风冷冰箱调节风量分配的重要手段，已得到广泛应用。电动风门在实际开闭过程中冰箱会产生噪音，影响用户体验效果，而且由于长期处于冰箱间室内较低温度中，电动风门表面普遍均带有加热器，用来防止风门门挡板被冻结。如何对电动风门进行最优的控制，来实现减少噪音的同时提升可靠性，是设计工作者们研究的方向。本文以我司风冷冰箱所使用电动风门为例，对电动风门在风冷冰箱变温室中的应用进行研究探讨。
1概述
风冷冰箱因其不需人工除霜、冷却速度快、温度均匀等优点，在冰箱领域一直占有一席之地，早期风冷冰箱的风量控制通常采用压力式风门温控器来实现，其原理是通过感温包内的感温剂在温度变化时产生的压力变化来带动气箱的微小位移，再通过弹簧和杠杆的动作来调节风门的开启角度，从而达到调节冷气量的目的，这种风门温控器多应用于机械式温控冰箱中，没有直观的温度设定及显示，控温精度不高，用户也较难操作。近几年，随着电脑温控冰箱的逐渐普及，电动风门在风冷冰箱中也得到了越来越多的应用，目前的电动风门主要有两种结构型式，一种是同步电机型电动风门，由电机组件和风门盖板组件构成，为电机组件的内部构造，主要包括同步电机、齿轮箱、凸轮、干簧管、磁钢等部件，其工作原理是靠同步电机配合干簧管来实现风门的开闭，这种电动风门通常只有全开和全闭两种状态，仍无法实现精确控温，也不利于冰箱的节能和食物的保鲜，在处理干簧管的通断信号时还存在不稳定因素。·54圈1同步电机型电动风门家电科技(2005年5月号)圈3直流步进电机型电动风门圈4步进电机型电动风门示意另一种电动风门为直流步进电机型电动风门，它由特定的驱动电路驱动，通过步进电机的正反转和脉冲步数来控制导风筒开度，从而达到调节冷气量的目的，这种电动风门由于可控制风门到任意开度，实现了风量的无级调节，从而达到了精确控温，恒温保鲜、多段变温以及智能节能的目的，由于具有防爆功能，这种电动风门特别适合在R600a为制冷剂的无霜冰箱中使用，本文主要针对这种电动风门的工作原理及应用加以分析。
2现有控制方式分析
2.1电动风门开闭控制
电动风门在开闭过程中，为了保证门板打开/关闭动作到位，预防丢步，传统的控制方法以驱动步进电机按额定步数*N倍（N取值1.1～1.2）步来运行，此种方式在风门门板打开/关闭到位后，多余走的步数时风门处于堵转状态，堵转过程中电流会增大，从正常运行的34.5mA，升高至最大47mA，增幅约为36%，堵转也会带来风门内齿轮的磨损，影响使用寿命，同时风门噪音由20dB增大至23dB，增加3dB。对比测试新方案开/闭过程中电流从正常运行的34.5mA，升高至最大38.9mA，增幅约为13%，增幅原状态相比减少23%；同时噪音增加值为1.5dB，相比原状态减少1.5dB。
2.2电动风门复位控制
由于电动风门放置在冰箱内较低温度环境中，风冷冰箱自动加热化霜以及用户开关门等操作，间室内随着湿气的凝结，若风门门板长时间停留在同一个位置，极易造成风门门板冻结而不能正常工作，因此传统的解决策略是在风门驱动软件中加入复位控制，如固定按每间隔30min开/闭一次风门。此种方法会导致风门在使用过程中频繁复位动作，每24h复位48次，按冰箱使用10年计算，总计复位动作17.52万次，产生噪音的同时也会降低风门寿命。最终确定风门复位优化控制方式为：按照风门门板维持开或关状态达到每tmin。
2.3电动风门表面加热器控制
部分类型的电动风门在其表面带有加热器，不同尺寸大小的加热器功率不同，有0.5W或1W，其目的是用来对风门表面进行加热，防止门板冻结。传统的电动风门加热器控制方式是在风门关闭后一直加热或者风门关闭后按一定开停比例时间（如开20min停20min）循环加热，以单系统风冷冰箱为例，在冷藏停止制冷风门关闭后，风门加热器开始加热，而此时若冷冻室仍处于制冷状态，压缩机、制冷风机还在运行，冷气会继续到达风门表面，此时加热并非是最有效方式。
3步进电机型电动风门的应用
3.1构造及原理分析
由此可看出，步进电机型电动风门大体可分为三部分：电机组件、导风筒和风门安装板，电机组件主要包括直流步进电机和减速齿轮箱组成，其中步进电机由永磁转子和两个线圈构成，该电机的主要技术参数和步进顺序分别。电动风门导风筒的一面和风道安装板的前部均开有同样大小的进风口，步进电机转动的角度不同，两进风口重叠部分的大小即发生变化，当两风口错开90。时，风门完全关闭，两风口重叠时，风门完全打开，独立的控制器可根据用户的设定温度任意调节两风口的开度，控制进风量的大小，从而实现温度的自动调节。
3.2步进电机型电动风门在风冷冰箱变温室中的应用
笔者在一款BcD一248w／E的冰箱中采用了这种步进电机型电动风门，该冰箱为电脑温控型季候带变温无霜冰箱，采用了两只步进电机型电动风门，一只控制冷藏室温度，另一只控制变温室温度，即为设置在冷藏室底部的季候带(climatezone)变温室的结构原理图(专利号zL02126608．5)。该变温室由独立的微电脑控制器控制，冰箱工作时，冷冻室内的风扇电机将蒸发器产生的冷气带出，一部分提供冷冻室制冷用，另一部分沿冷藏室风道进入冷藏室，变温室电动风门安装在冷藏室风道中，根据用户的设定温度，由独立的控制器根据变温室内的温差，控制导风筒的开度，从而自动调节进入变温室的冷气，由于实现了风量的无级调节，该室可以得到不同温区的温度要求，满足软冷冻(一7—一6℃)、微冷冻(一4—一3℃)、冰温冷藏(一2—一1℃)、低温冷藏(O～1℃)以及普通冷藏(1～5℃)等不同储存目的，在有效降低冰箱能耗的同时，食物储存方式的灵活性和保鲜水平也得到了很大提高。
结束语
随着生活水平的提高以及生活节奏的不断加快，人们对高品质生活的要求也日益增强，风冷冰箱由于具有自动除霜、冷却速度快、温度均匀等优点，正走进越来越多的家庭，日、美等国家已逐步实现了风冷冰箱的完全普及，随着近两年电脑控制技术的广泛使用，电脑温控型风冷冰箱也日益增多，而步进电机型电动风门的应用，为电脑温控型风冷冰箱的风量调节提供了理想的解决方案，实现了精确控温、多温区变温以及节能保鲜等功能，为风冷冰箱的技术发展和市场普及拓展出了较大的空间。
参考文献
[1]赵渝生,吴挺.电动风门在风冷冰箱变温室中的应用[J].家电科技,2005,(5):54-55.
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[3]JG/T21-1999,空气冷却器与空气加热器性能试验方法[S].