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电吹风机方案开发设计


电吹风机主要用于头发的干燥和整形,但也可供实验室、理疗室及工业生产、美工等方面作局部干燥、加热和理疗之用。

一、电吹风机的方案原理

1、电吹风机的工作原理

电吹风机主要用于吹干头发与整形,也可用于食物、衣物的吹干。当电吹风机接通电源后,电机带动风叶旋转,将空气从进风口吸入,经过电热元件加热,把热风从出风口吹出,再加上适当的开关设定及温度控制保护,输出不同温度和不同流速的空气流。

2、电吹风机的种类

电吹风机根据用途不同分为三类:专业、家用和旅行电吹风机。其中专业电吹风机一般采用交流电机驱动风叶,功率大,风量足,使用寿命长;家用电吹风机一般使用直流电机,功率偏小;旅行电吹风机外形小,可以折叠收藏,携带方便,一般功率偏小,多采用双电压设计,方便旅行时使用。

3、电吹风机的结构配件

电吹风机的主要零件有电源线、开关、入风网、防滑胶、护线套、电机与风叶组合、发热线架、出风网、隔热筒。常用配件包括扩散器和风嘴。

二、电吹风机方案设计方法

1、电吹风机设计思路

首先根据客户的要求,设计出满足客户要求的外形;再根据外形设计出满足要求的内部结构,包括电机和风叶组合,发热线架;设计电路图和发热线布置方案,选配零件;对设计样品进行测试,送认证机构测试,待取得认证测试通过后进行生产。设计的重点是外形和发热线架部分。

2、电吹风机设计原则

外型设计原则:电吹风机外型需考虑人体工程因素,手柄必须适合单手操作所有功能,重量较轻,方便操作者长期单手持使用,产品重心在手持时基本在手掌中心,电吹风机放置在桌面时必须稳定、不翻转、不移动。

外形基本设计方案:电吹风机按其外壳体设计方案可分为前/后壳体和左/右壳体两种方案,第一种方案的壳体配合采用扣位连接并在手柄部份用螺钉紧固,好处是跌落时不易破开,但外形会受模具出模方向影响而有所限制,前/后壳体接口处为最大直径尺寸位置:第二种方案的壳体配合除扣位紧固外,一般在前端加上金属扣或圆筒等辅助固定,好处是外形多变,但壳体易破开以。这两种方案各有利弊,根据客户的需求而灵活采用,只要能满足客户需求,并在薄弱环节强化设计,都能设计出合格的产品。

零件设计主要准则:①出、入风网孔的大小必须满足安全标准中的测试要求。在距离带电体尺寸无法满足安全标准要求的情况下,必须使用塑胶材料②开关可以设计在手柄上任何位置,以单手持产品时手指可以进行操作为原则。冷风开关设计在手柄上部,以便食指按动。调压开关设计在手柄下部,不能单用手指扭动或推动,必须只能在使用专用工具的情况下动作。③防滑胶设计在电吹风机两侧面,使用软而有弹性的塑胶料,如PVC等。④护线套在手柄末端,注意材料的硬度,特别是和电源线配合使用时应能满足安全标准中要求的曲折测试,原则是“薄则硬、厚则软”。一般使用PVC材料。⑤电机和风叶组合直接影响风速及空气流量、噪音、产品寿命等。电机架和风叶主要用料为PC,取其尺寸比较稳定及较佳的机械强度的特性。静音系列电吹风机的风叶需选用P P材料,取其质量轻特性,使电机负载较小。电机的转速一般在15000—20000rpm,转速过高时寿命难以保证。在设计直流电机的电吹风机时,若有冷风功能应考虑用24—28伏的电机,因为高电压电机相对需要的电流较小,在冷风档位下出风温度可以较低。除特殊客户要求外,电吹风机的直流电机寿命≥200 d~时,交流电机寿命≥500小时。理想的电机为:高转速、高效能、低火花、低噪音。⑥电吹风机的常用发热线有铁铬电阻丝和镍铬电阻丝两种。铁铬电阻丝具有电阻率高,电阻温度系数小,使用温度高的特点,但容易氧化,镍铬电阻丝具有较高的电阻率,表面抗氧化性好,并且有较高温下有较高强度,有良好的加工性能及可焊性,相对成本较高。发热线的形状以波浪形和螺旋形为主,其中螺旋线可以使用较硬的发热线,而波浪线必须使用较软的线,否则绕制时会断线,波浪线美观但加工成本较高。⑦隔热筒除作为电吹风机前部和发热线架的绝缘隔热部份,其另一主要作用为修正因电吹风机外形而引起的气流紊流。⑧配件设计时需考虑出风口面积尽量不能少于电吹风机出风口面积,否则长时间使用会使配件温度升高变形。⑨选用有相应认证标志的电源线并满足销售国安全标准要求。插头必须有销售国的认证标志和满足电吹风机的最大电流。

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三、电吹风机设计开发的注意事项

1、电气安全距离的规定

电吹风机所有带电部份(例如发热线、铆钉、铜线等)与出风网之间的距离最少要有8ra m但如果出风网的开孔大于3m m,则距离要求15m m。除产品必须外,机身上不应有其它开孔,有开孔部位都必须符合安全标准相对应的测试手指及测试针测试要求。假如产品外壳身重合处与机身内所有带电部位安全距离不够,必须用补充绝缘隔开。产品内部带电体与带电体之间通常以100V/lm m的距离设计,在实际设计中一般按最小3m m的间距设计,视空间的大小可设计>3m m的间距。最小攀爬距离及问隙距离符合销售国家安全标准的具体要求。

2、开关与线路板的要求

电吹风机使用的开关应有相应的认证标志,而且开关的额定电流及电压必须大于电吹风机的额定电流及电压。线路板的设计,IJ N极之间的距离为3.2m m。其它必须按100V/lm m来设计。电吹风机的开关有很多档位,可造成风速、功率有高低之分。设计时为达到此效果,一般使用一颗或多颗二极管串联在线路上,造成电流半波导通从而减低功率及微电机转速。但设计欧洲和中国规格产品时要注意安全标准中E M C的谐波测试。设计电路中通过每颗二极管电流不可超过3A,如果电流超标,可以考虑用两个二极管反向控制不同的发热线的方式中和。

3、电子元器件的选择

温控器是电吹风机进行安全保护的主要元件,要选用有认证证书的温控器。温控器的选择温度不可定太低,以防止关机时温控器自动触发的问题发生,一般常用的温控器温度为9O℃至140~C。温度保险丝是电吹风机进行安全保护的最后屏障,一般使用有相关认证证书支持的温度保险丝。它的主要性能是最大通过电流满足要求和额定温控温度要求稳定。温度保险丝的选择温度一般比温控器高约30~C,以防止温度保险丝的断开早于温控器触发的问题。电吹风机中E M C压制零件由连接电源正负极的安规电容,焊接在微电机上的陶瓷电容,独石电容,电解电容及电感组成,不同零件对应EMC的各部份干扰有不同效果,例如EMV的低频部份需调整电容的容值,高频部份需调整电感的电感值。至于谐波(HARMONIC)部份则需更改线路设计。以上零件要根据设计产品的测试情况进行调整。

4、发热线架设计的工艺要求

接线端冲压铜铆钉需按做“三明治”方式加垫圈,除温控器脚和引线连接器等有明显平面的元件外,其他元件在连接时必须在其中加铜垫圈,确保电路中连接点有足够的接触面积,防止熔断元件。温度保险丝的弯脚尺寸必须确保大于其最小尺寸,否则会损伤温度保险丝。波浪发热线两端的接线端子和中间抽头端子必须夹紧,防止接触不良。发热线绕制后要求发热线间距均匀,无碰线、扭曲、少波或多波现象;所有裸露铜线不能互相碰撞接触,不能接触其他电器元件,不能减少安全距离;发热线无明显损伤。负离子发生器的输出引线距出风口距离满足安规要求,距离其他带电体距离不能小于32mm。

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四、电吹风机使用中的安全用电方法

电吹风机属于大功率家用电器(功率可以达到1000瓦),存在一定的漏电风险,因为其使用的环境有潮湿或有明显水量的机会很大,故应使用标群的电源插座。电吹风机使用完毕拔出插头是应该的,一方面若不拔出插头会存在一定的电能消耗,另一方面,在电压出现不稳定情况下,易烧毁电器。拔出插座头时应该捏住插头拔出,这是防止拉扯电线时造成插头损坏,也是防止用力不均有意外电击的危险。

在使用电吹风机的过程中电源线或插头损坏或变热,应该立即停止使用。这是首先因为线路损坏将有导致漏电的危险,增加电击的可能性;二是可能线路电压不稳定,如果电压过高则电流会增大从而引起线路发热,将有损坏电器的危险;三应该避免电吹风长时间持续使用。

电吹风机在开关开启使用的一刹那,会产生电火花。电火花本是正常的物理现象,但电火花易引起火灾,造成人身财产损失。在一些危险品存在的地方使用要特别注意用电安全。否则,易增加灾难发生的可能性。

电吹风机虽是民用电器,但其额定电压对人身有很强的伤害,如果有损坏的现象应该及时送到指定专业维修处进行维修或更换。这是因为一方面为避免客户遭到不必要的伤害,另一方面也是为了保护电吹风的使用寿命,在不专业的拆除或维修下,将易造成电吹风内部结构损坏,从而降低电吹风的使用寿命,也存在直接将电吹风损毁的风险。

五、电吹风机的电磁辐射

我们知道,对于各种家用电器来说,电磁辐射问题都会存在。

首先讲一下几点基本的知识:只要电器两端接上了电压,就一定会有电场存在;只要电器中有电流流过,电流周围一定会有磁场存在;而电器中的电压和电流常常是变化的,变化的电场会产生磁场,变化的磁场也会产生电场。所以,家用电器无论大小,不管是电吹风机、电饭锅、电动洗衣机、压缩式家用电冰箱、空调器、全自动洗衣机还是电脑、电视、微波炉等家用电器,只要和电扯上了关系,使用时都会或多或少地向外辐射出电磁场。

电吹风机作为用电器其中的一员,自然也不例外。每次洗完头发后在享受温柔暖风的时候,您可能没想过,这件小小的电器每秒的耗电量其实是很大的,功率可以达到1000瓦,甚至高过了电冰箱这样的庞然大物的工作功率。相比于依靠一块小小的电池以毫瓦级别功率工作的手机,或者相比于工作时大门紧关来屏蔽辐射的微波炉,电吹风这件大功率电器工作时,辐射出的电磁场强度超出这些“辐射重点嫌疑对象”并不出奇。可是电吹风机辐射出的电磁场强度大一些,并不能说明它对人体健康的危害也就大。

首先,我们把家用电器的电磁辐射和x光比较:x光是一种电离性的辐射,而家用电器辐射出的电磁场都是非电离性的辐射。x光辐射类似于核辐射,可以造成人体内细胞的分子键断裂,有致癌的可能,绝对不能小视,运用中对剂量的控制非常重要。而非电离性的辐射却没有这般本领。

再说,虽然电器发出的辐射都属于非电离性的辐射,也大都属于电磁波里的无线电波波段,但是不同电器辐射出的电磁场如果频率不同,还各有差异。对于电吹风机来说,使用的是频率为50Hz的交流电,相应的,电吹风机周围产生的电磁波频率也是50Hz左右的。而手机发出的用于通信的电磁波频率是在0.8GHz到2GHz的范围内。微波炉里的微波也大致是这一频率,而电脑CPU里电路工作频率为几GHz,辐射出的电磁场频率大致也在这一范围。单就频率的数值大小而言,可知电吹风的辐射频率值比其它家电要低许多。频率的不同使得它们对人体影响的机理是不一样的。射频的电磁场被人体吸收后会转化为体内分子快速运动的能量,快速运动的分子之间产生摩擦而温度升高,微波炉正是利用这种热效应加热食物的。电磁场能量比较大(比如微波炉内部的电磁场强度),才足以对人体真正造成威胁,低频的电磁场(也就是像电吹风机一类的)不会有射频的电磁场的那种加热的作用。

对人体健康可能的威胁主要在于:低频电场和低频磁场会在人体内产生出或者感应出电流,电流如果足够大,可对神经和肌肉产生刺激。不过要产生这种刺激,电磁场本身的能量要足够大才可以综上可知,尽管电吹风的工作功率比较大,的确可以辐射一定的电磁场。但是由于电吹风机的辐射属于低频率的电磁场,但它远低于会刈人体产生危害的强度。所以,我们只要正确使用电吹风机,电吹风机的辐射是不会给我们的健康造成损害的。

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六、电吹风机的常见故障及检修

1、电机不转:这种故障最为常见。检修时,首先查看电热丝EH1(温风电热丝)和EH2是否能烧红(可从吹风口向里观察,并注意将电源开关置“热风”位)。若EHI不能烧红,故障一般在电源插头、电源线,电源开关或相应的电源线路,只要用万能表逐一测量,很快便能查到故障所在。通常电源线脱焊、断裂及电源开关损坏最为多见。如果EH1能被烧红,说明220V电源已正常进人电吹风,故障一般在电机供电电路或电机及其风叶等机件上。对此,可先用改锥伸人电吹风后部进人孔中,轻拨风叶。若能拔动,说明故障在电机本身或供电电路中。拧下手柄上的螺丝,拆开电吹风测量电机两端有无工作电压(一般电吹风永磁电机的电压为10一18V,或检查EHI及DI一D4是否正常),经此检查若可排除电机供电电路故障,就说明电机本身不良,检查方法可参见下述第4条。电机供电电路故障大多发生在EHI两端的接头附近,重新连接好后应注意拧紧接头处的压固螺丝。如果风叶不能被拨动或有卡阻现象,表明故障在风叶等机件上,主要是风叶位置变动或风叶变形引起,重调风叶(电机)位置或校正风叶形状后即可排除故障。

2、无热风:电机旋转而无热风送出,这是EH2不热所致。检修时主要检查EH2两端的接头引线有无断裂、脱焊或接触不良。因为EH2与引线用焊片及压固螺丝连接,较易发生松动、短裂。重新连接好断头后要拧紧压固螺丝。在少数情况下也会发生EHI断丝故障,可将断头砂光后绞合连接。

3、无凉风:热风挡正常而无凉风,故障在电源开关中,一般是开关簧片变形或触点严重氧化、烧毛所致。小心拆开电源开关,用镊子校正簧片形状或用砂纸磨去相关触点上的氧化污物即可排除故障。

4、电机飞转、噪音很大:这种故障是电机不良造成的其表现主要是:开机时或工作中电机转速明显高于平时转速,同时噪音大增;有的电机飞转一会儿后即停转,且不能再启动。检修时,拆开电吹风后可看到电机的碳刷或换向器磨损较严重,并沾有较多污垢。对此,先用无水酒精或四氧化碳擦清炭粉等污垢,再适当磨平炭刷头部,使之与换向器保持良好接触而压力又不太大即可。弹簧松则炭粉压力小,容易产生接触不良故障,可适当拉长弹簧。如果炭刷过度磨损,应考虑换新件。

5、风量不足:一般是电机转速太低所致,若按上述方法检查电机炭刷压力及电阻无问题,故障通常是电机轴承严重磨损或缺油引起,可更换轴承、电机或加注润滑油。

6、风温低或时高时低:主要是EH2接触不良所致。450~600W电吹风的EH2常温下的阻值应为100~120欧姆,实测值大于此值便可确认故障。接触不良一般发生在EH2两端接触处。

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