试论无霜冰箱风扇电机性能及对节能的影响

试论无霜冰箱风扇电机性能及对节能的影响

徐弯弯

长虹美菱股份有限公司

摘要：冰箱厂商为满足无霜冰箱在节能设计方面的要求，对于产品能耗控制的关注度越来越高。电机对于冰箱能耗形成的影响会给制造成本带来直接影响，高效电机在冰箱中形成了较强的竞争力。本文首先强调了无霜冰箱节能设计的重要意义，而后对无霜冰箱使用的BLDC电机与罩极电机的应用原理进行分析，最后探讨了无霜冰箱的风扇电机、电机输入电压与风扇扇叶对于风扇性能、节能效果的影响，以期为优化无霜冰箱产品设计，改善节能成效提供技术思路。

关键词：无霜冰箱；风扇电机；性能；节能

“双碳”目标的确立与相关政策的落实给家电行业的产业链增质提效以及绿色转型提出了新挑战，家电企业应不断强化绿色家电产品的研发创新与服务供给能力。智能化、低噪声、节能、高效是衡量冰箱等家电产品质量的关键指标。无霜冰箱以往存在的易风干、价格昂贵、噪音强度高等问题在更新换代中得到解决，其所用的制造技术与配件也在不断进步。现探讨无霜冰箱产品所用风扇电机的性能及其对节能效果的影响。

1无霜冰箱节能设计的重要性

面对全球低碳发展趋势，提升能效与节能成为冰箱行业当下与未来发展中面临的重要挑战。标准化建设为冰箱行业探寻升级转型路径以及推动高质量发展构建了基础保障。为应对当前阶段冰箱市场的变化，应尽快使冰箱行业能效标准与国家标准实现接轨，企业应当积极参与综合能效指数、标准能效指数等标准评价工作中，推动冰箱产品节能标准完善与升级。因此，企业必须践行社会担当与责任，加大对高效节能型环保产品的研发力度，升级低碳绿色生产技术，并引导消费者选购环保型家电产品，切实推动低碳事业快速发展。

针对无霜冰箱展开节能设计，借助双循环系统、变频压缩机等节能技术，可以促进冰箱的制冷效率稳定提升，缩减能耗，改善冰箱的性能，增强冰箱产品的市场竞争力。节能环保设计还彰显了企业推动家电行业朝着低碳、绿色方向发展的深刻责任担当与倡导可持续发展的企业文化。同时，节能设计也符合当前消费者秉持的绿色消费理念，满足了其对于环保型家电产品的选择需求。

2无霜冰箱风扇电机运行原理

2.1BLDC电机

直流电机的设计方式涵盖内转子设计与外转子设计，其功率相对较小，需要配备直流电源，主要被运用到高档电脑冰箱产品中。BLDC是无霜冰箱主要使用的直流电机。其借助霍尔元件感应磁场存在的变化，对绕线组的电位进行切换。在其转子设计中，将永磁材料制作为极数存在差异的磁极，以此使电机维持相对较高的运行效率[1]。霍尔元件可于各个绕组中生成相位存在差异的电流，以此驱动电机正常运转。当前也有BLDC电机未使用霍尔元件，比如变频压缩机，其解决了传感器位置选择方面的设计问题。

2.2罩极电机

无霜冰箱所用交流电机属于单相电机，因考虑制造成本因素，大多采用罩极式电机，其价格相对低廉，可满足低档次冰箱的使用需求，如采用机械温控系统的冰箱。电机功率相对偏大，约为6.5W。罩极电机的技术原理与所用的制造工艺均不复杂，在小型家电市场中形成了较高的使用率，但存在效率偏低的局限性。罩极电机的组成部分包括转子、硅钢片、绕线圈等。硅钢片配备了屏蔽环，其可提供辅助磁场的功能。

线圈生成的磁场在硅钢片的支持下，可使转子附近形成磁极。随着交流电持续流入，磁极也随之出现变动。若磁极处于静止状态，很难启动转子。其他单相电机往往会通过主辅绕组来实现启动转子的目标。而罩极电机则是通过存在相位角的另一个磁极来启动转子。如果主磁场出现变动，屏蔽环可生成副磁场，形成与磁极移动较为相似的现象，促使转子保持转动状态。当线圈使电流方向发生变化后，新生成的磁场可使转子以更快的速度转动。

罩极电机使用的硅钢片的各项特性参数对于电机运行效率具有一定的影响，可通过选取铁损不同的牌号来实现对电机运行效率与功率的改变。

3无霜冰箱风扇电机性能及对节能的影响

3.1电机

无霜冰箱风扇性能参数涵盖风压、风量、功率、效率、全压与静压，其中全压包括静压与动压，动压可被视作风扇提供的动能[2]。效率受到电机的实际输入功率、风扇形成的风量、风扇全压与风扇效率的影响。研究罩极电机时发现，增加风量后，风压将有所降低，风扇效率约为5%，由此可知，装配风扇后，电机效率出现幅度较为明显的下降。因为风扇效率相对偏低，不少功耗都转化为热能。若电机处于无霜冰箱的内部，功耗则会成为其热负荷，需要依托压缩机提供的制冷功能实现转移。

电机形成过大的功耗对冰箱形成的能耗有以下两方面的影响：其一为电机自身产生的耗电量；其二为以电机为主要来源的热能带来的热负荷利用压缩机实现转移时形成的耗电量。

罩极电机与BLDC电机在风扇性能方面的差异较小。由此可知，如果电机输出功一致，风扇具有的性能也基本相当。对比风扇运行效率后，可发现罩极电机的风扇效率低于BLDC电机，其对于冰箱产品的节能作用也低于BLDC电机。

3.2电机输入电压

电机的转速会受到来自输入电压的影响，进而改变风扇的性能。在交流电机中，电压往往不会产生过大的波动，电网给其带来的影响较大，并非依靠自动调节。然而这种波动变化仍旧会给风扇性能带来不容忽视的影响。因为BLDC电机具有调压的功能，所以电机的变化对于风扇性能的改变幅度也更大。

当电压存在差异时，风扇的性能变化也各不相同。电压升高后，风扇将形成更高的风压与风量，无霜冰箱可形成更高的换热效率，同时提供更强的节能能力。然而高电压条件也改变了电机的运行功率[3]。由于电机产生了更高的运行功率，因此能耗也随之增加。考虑到两种因素之间存在的相互制约关系，应结合冰箱具体设计需求进行合理分配。若加大电机电压，提升电机转速，冰箱还会产生噪声加大的问题。

3.3风扇扇叶

无霜冰箱的性能不仅会受到电源与电机的影响，风扇扇叶同样会给其性能带来不小的影响。无霜冰箱采用的风扇扇叶多为离心扇叶、轴流扇叶等。其中离心扇叶的优势体现在风压方面，然而其功率相对更大。若冰箱的风道系统阻力相对偏低，可采用适用性更强的轴流风扇。在轴流风扇中，所用的导流圈与风扇性能也存在一定的关系。同时，风扇的性能还会受到离心扇的设置高度以及扇叶直径的影响。为无霜冰箱筛选风扇时，需要结合风道阻力设计，借助风洞测试来获取阻力曲线，从而选取最优工作点。

无霜冰箱所用电机以及风扇在性能方面的变动均会给其能耗带来不同程度的影响，进而改变节能效果。从冰箱整体视角分析，冰箱能耗将随着电机功率的下降而缩减。从风扇性能的角度分析，影响冰箱能耗的因素较为复杂。风压与风量对冰箱性能形成影响时，具体影响情况和风道设计存在关联，可借助调整风道系统的阻力设计来实现对工作点的改变。

4结论

无霜冰箱使用的电机主要有BLDC电机与罩极电机，电机、电机输入电压以及风扇叶片会给风扇性能与形成的节能效果带来显著影响，具体需要结合产品设计情况进行衡量与优化。当前绿色环保已经成为冰箱行业的发展主流，企业还需继续基于节能目标，加快技术创新速度，为消费者提供更为优质的低碳、节能型冰箱产品。

参考文献

[1]朱莉,陈凯,游雄文,等.关于无霜冰箱无电加热化霜的可行性探讨[J].信息记录材料,2019,20(07):242-243.

[2]李欣,吴晓丽.针对无霜冰箱化霜及恢复期耗电量增量新型计算方法探讨[J].轻工标准与质量,2020,(04):34-36+39.

[3]崔培培,邓萍萍,马长州.直冷冰箱节能技术研究[J].日用电器,2023,(06):48-54.