夏 璐

（特靈科技亞太研發(fā)中心，江蘇太倉 215400）

0 引言

空調(diào)即空氣調(diào)節(jié)器，是指通過使用人工的手段對建筑/構(gòu)筑物內(nèi)環(huán)境空氣的溫度、濕度、潔凈度等參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制的設(shè)備[1]?？照{(diào)的結(jié)構(gòu)包括壓縮機(jī)，冷凝器，蒸發(fā)器，風(fēng)扇，四通閥和膨脹閥(或毛細(xì)管)等部件?？照{(diào)中使用的驅(qū)動電機(jī)主要有4 個(gè)地方：（1）壓縮機(jī)中的電機(jī)，用來驅(qū)動制冷劑循環(huán)；（2）室外機(jī)中的電機(jī)，用來帶動室外風(fēng)扇給冷凝器降溫；（3）室內(nèi)機(jī)中的電機(jī)，用來帶動室外風(fēng)機(jī)吹出蒸發(fā)器產(chǎn)生的冷空氣到室內(nèi)；（4）室外側(cè)驅(qū)動搖擺葉片的調(diào)整電機(jī)。如圖1所示，可見電機(jī)在空調(diào)運(yùn)作過程中的重要性，是比較核心的零部件[2]。本文通過對單元機(jī)空調(diào)中電機(jī)選型和應(yīng)用，詳細(xì)總結(jié)了單元機(jī)空調(diào)結(jié)構(gòu)中使用的電機(jī)，以便于對單元機(jī)空調(diào)結(jié)構(gòu)了解，為如何選擇電機(jī)提供指導(dǎo)，并為后續(xù)對空調(diào)中的電機(jī)做更一步地研究、提高空調(diào)的性能以及開發(fā)新產(chǎn)品打下基礎(chǔ)。

圖1 空調(diào)原理示意圖

電機(jī)俗稱“馬達(dá)”，是指依據(jù)電磁感應(yīng)定律實(shí)現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換或傳遞的一種電磁裝置。電機(jī)在運(yùn)行時(shí)從電系統(tǒng)吸收電功率，向機(jī)械系統(tǒng)輸出機(jī)械功率[3]。電機(jī)的驅(qū)動系統(tǒng)主要由電機(jī)跟控制器組成，控制器主要用來調(diào)節(jié)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，使其滿足不同的運(yùn)行要求。電機(jī)按照工作電源類型分為直流電機(jī)和交流電機(jī)，其中交流電機(jī)分為單相電機(jī)和三相電機(jī)；按照結(jié)構(gòu)和工作原理分為直流電動機(jī)、異步電動機(jī)和同步電動機(jī)；按照用途分為驅(qū)動用電動機(jī)和控制用電動機(jī)，其中控制用電動機(jī)可分為步進(jìn)電動機(jī)和伺服電動機(jī)等[4]。單元機(jī)空調(diào)中常用的電機(jī)通常有單項(xiàng)異步電機(jī)、三相異步電機(jī)還有變頻電機(jī)。在空調(diào)新風(fēng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，其對電機(jī)的精度要求比較高，會使用步進(jìn)電機(jī)和永磁同步電機(jī)。

單元機(jī)空調(diào)通常都放在屋頂，通過風(fēng)管將冷風(fēng)或者熱水送入室內(nèi)。綜合考慮單元機(jī)空調(diào)的工作環(huán)境和性能要求等因素，單元機(jī)空調(diào)中使用的電機(jī)應(yīng)具備以下基本特點(diǎn)：（1）電機(jī)的結(jié)構(gòu)要緊湊簡單，增加與整體結(jié)構(gòu)的配合性；（2）電機(jī)的重量要輕，以減輕整體的重量；（3）可靠性高，同時(shí)要可以控制失效模式；（4）能夠提供良好的驅(qū)動力矩以及動態(tài)性能；（5）運(yùn)作效率高，功率損耗低；（6）運(yùn)行噪聲低，使用方便，操作風(fēng)險(xiǎn)低；（7）調(diào)速范圍可控并且適宜；（8）電機(jī)的成本低，控制整體費(fèi)用成本；（9）耐高溫及耐腐蝕，節(jié)能環(huán)保。

1 單元機(jī)空調(diào)使用電機(jī)的選型以及應(yīng)用

根據(jù)單元機(jī)空調(diào)中部件對電機(jī)使用需求的不同，分別對單元機(jī)空調(diào)的壓縮機(jī)電機(jī)、風(fēng)扇電機(jī)和其他裝置的電機(jī)進(jìn)行選型以及應(yīng)用介紹。

1.1 壓縮機(jī)電機(jī)

壓縮機(jī)在空調(diào)中也有很多種類，有渦旋式、轉(zhuǎn)子式、螺桿式、活塞式和離心式。每種類型的壓縮機(jī)適用不同的空調(diào)，在單元機(jī)空調(diào)中，一般選用渦旋式壓縮機(jī)。根據(jù)使用要求，渦旋式壓縮機(jī)一般采用單相異步電機(jī)、三相異步電機(jī)和變頻電機(jī)，如表1所示。

表1 單相異步電機(jī)、三相異步電機(jī)和變頻電機(jī)適用范圍及特點(diǎn)比較

在單元機(jī)空調(diào)中選用三相異步電機(jī)跟變頻電機(jī)較多，考慮到成本的因素，一般在超高效機(jī)型和客戶特殊要求下會更多地選擇變頻電機(jī)。壓縮機(jī)中電機(jī)所在的位置如圖2所示。

1.2 空調(diào)風(fēng)扇電機(jī)

1.2.1 室外風(fēng)機(jī)

單元機(jī)空調(diào)中風(fēng)扇使用的電機(jī)分為室內(nèi)風(fēng)扇電機(jī)和室外風(fēng)扇電機(jī)[5]。室外機(jī)對啟動轉(zhuǎn)矩和過載能力要求不高，一般采用單相異步電機(jī)。室外風(fēng)扇電機(jī)的位置如圖3所示。

圖2 電機(jī)在壓縮機(jī)中的位置

圖3 室外風(fēng)扇電機(jī)的位置

圖4 室內(nèi)風(fēng)扇電機(jī)的位置

1.2.2 室內(nèi)風(fēng)機(jī)

單元機(jī)空調(diào)中室內(nèi)機(jī)的導(dǎo)風(fēng)電機(jī)對轉(zhuǎn)矩、效率要求比較高，一般采用三相異步電機(jī)，綜合考慮成本等因素，變頻電機(jī)使用并不多。室內(nèi)風(fēng)扇電機(jī)的位置如圖4所示。

1.3 其他裝置用電機(jī)

單元機(jī)空調(diào)中除了壓縮機(jī)電機(jī)和風(fēng)扇電機(jī)外，還有新風(fēng)裝置上驅(qū)動搖擺葉片的電機(jī)（圖5）等，一般采用步進(jìn)電機(jī)或永磁同步電機(jī)。綜合考慮步進(jìn)電機(jī)跟永磁同步電機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)，如表2所示，單元機(jī)空調(diào)中會優(yōu)先選用步進(jìn)電機(jī)。

圖5 電機(jī)用于驅(qū)動搖擺葉片的位置

2 電機(jī)在單元機(jī)空調(diào)使用中常見的故障及解決措施

2.1 故障現(xiàn)象

隨著空調(diào)的使用年限增長，電機(jī)在長時(shí)間的工作和操作不當(dāng)?shù)那闆r下，也會出現(xiàn)如下的故障：

表2 步進(jìn)電機(jī)和永磁同步電機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)比較

（1）噪聲大；

（2）電機(jī)不轉(zhuǎn)（軸承卡死或者電機(jī)燒壞）；

（3）電機(jī)溫升高或頻繁跳停。

2.2 故障原因

根據(jù)長期的維修經(jīng)驗(yàn)和對失效分析的實(shí)驗(yàn)，總結(jié)出造成電機(jī)故障的原因如下：

（1）運(yùn)輸和安裝過程中造成機(jī)組變形，產(chǎn)生共振，同時(shí)電磁磁場、機(jī)械轉(zhuǎn)動引起噪聲[6]；

（2）軸承或者電機(jī)受損，電機(jī)振動較大；雙電機(jī)機(jī)組共用一個(gè)控制器[7]；

（3）軸承過熱，電壓不穩(wěn)定；

（4）電機(jī)本身引起振動，有可能是安裝基礎(chǔ)不平，安裝不到位，緊固件松點(diǎn)造成的；

（5）與電機(jī)相配套的啟動電器損壞（啟動電容、接觸器、熱元件等）。

2.3 解決措施

改善運(yùn)輸環(huán)境，嚴(yán)格按要求安裝電機(jī)，平時(shí)對電機(jī)要做好維護(hù)。電機(jī)組不共用控制器，當(dāng)電機(jī)使用年限較長時(shí)，要及時(shí)更換電機(jī)。

3 結(jié)束語

綜上所述，通過對單元機(jī)空調(diào)各種驅(qū)動電機(jī)以及驅(qū)動系統(tǒng)的分析比較，在選擇空調(diào)驅(qū)動電機(jī)的時(shí)候，需要考慮的幾個(gè)關(guān)鍵問題是電機(jī)的成本、可靠性、效率和功率，以及電機(jī)的維護(hù)、耐用性、尺寸和噪聲，同時(shí)需要綜合考慮其他相關(guān)因素，選擇合適的電機(jī)應(yīng)用到不同的工作情況中。隨著電子通信技術(shù)的不斷進(jìn)步，相信未來的空調(diào)系統(tǒng)是以系統(tǒng)性能可靠、結(jié)構(gòu)緊湊、效率高、環(huán)保節(jié)能為基礎(chǔ)，向高集成化和數(shù)字化的方向發(fā)展[8]。