电动工具国家监督抽查不合格项目分析与建议

尹海霞

（ 中认尚动（上海）检测技术有限公司，上海 200233 ）

0 引言

2008年至2020年，国家市场监督管理总局（原国家质检总局）连续13年组织开展了电动工具产品质量监督抽查，产品抽样合格率逐年上升并维持在90%左右。通过相关数据统计发现，部分企业在产品安全结构设计，生产工艺控制、关键材料和元器件管控等尚存一些不足，仍需在标准指引下，最大限度提升产品质量。实质上，符合国家安全和电磁兼容等标准的“门槛”要求并无太多技术难度，往往是生产企业基于市场因素、产品定位和监管风险做出的综合性选择。本文结合相关标准要求和第三方检测实验室检测数据，梳理、分类电动工具产品不合格项目并进行原因分析，给出相应调整措施和质量提升建议。

1 市场现状

根据国家市场监督管理总局（2020）国监任字第2109号和第2110号《产品质量国家监督抽查委托书》的要求，国家电动工具质量监督检验中心承担并完成2020年第2批电动工具（电钻、电锤）产品质量国家监督抽查检验任务。2021年5月，国家市场监管总局对抽查情况进行了通报。通报显示分布在4个省（市）的80家企业生产的80批次电动工具（电钻、电锤）产品中，10批次产品不合格，不合格发现率为12.5 %，同比上升4.7 %。

2 检验项目

抽查检验项目共15项，不合格项目涉及防止触及带电零件的保护、发热、耐久性、电气强度、不正常操作、机械危险、机械强度、结构、电源联接和外接软线、爬电距离、电气间隙、端子骚扰电压、骚扰功率等，检验项目统计表见表1。

表1 检验项目统计表

3 不合格原因分析

3.1 发热

发热项目是电动工具安全标准中最为基础和重要的检验项目,标准中允许绕组温升超过90 K，前提是产品能通过对定转子绝缘材料进行的烘烤、匝间短路、防潮、耐压等一系列补充测试。目前在型式试验中，采用此种方式进行发热项目符合性评价的产品较少，抽样时由抽样员和生产企业共同确认，并在抽样单备注栏“抽查产品的发热检验项目不是通过GB 3883.1-2008或者GB/T 3883.1-2014标准中12.6条附加试验确认合格的产品”内容前进行勾选，以确保抽查产品不被误判。

抽查结果显示7个批次产品定子和/或转子绕组温升超过标准限值90 K。产品温度过高则对使用者和环境产生危险，或可引发人体灼伤，绝缘材料性能下降和着火现象。

多个产品出现发热项目不合格的事实与近年来的日常检测经验是一致的，主要原因在于部分生产企业的产品设计存在先天不足，或由于市场竞争压力，额定功率标称值过高，或企业生产控制未严格与型式试验保持一致等。

通过分析，总结可能导致绕组温升过高的原因有：

1) 电机的电磁设计有误

①选择的绕组电磁线规格过小；

②设置的绕组槽满率过低；

③相对于产品额定功率，设计的电机尺寸偏小；

④相对于产品额定功率，设计的换向器尺寸偏小；

⑤在温升没有余量的条件下，对产品定子绕组进行包扎或涂敷；

⑥相对于同类产品，设计的转速偏低，影响散热；

⑦由设计、工艺、材料方面的缺陷导致产品效率过低。

2) 电机的通风设计有误

①未对挡风板进行合理的风道通路设计；

②风叶采用纯轴流式设计，与出风口定位不匹配；

③风叶和挡风板定位不合理，风叶离产品出风口过远；挡风板离定子绕组过近，几乎没有间隙。

3) 电机的机械加工误差超差

①电刷与换向器轴向定位超差，电刷没有定位在换向器表面有效工作区域内；

②电机组件径向定位超差，出现定转子“擦铁”现象。

3.2 机械危险

抽查结果显示5个批次产品机械危险项目不合格，除1个批次产品实测空载转速超过铭牌标识额定空载转速110 %，其余4个批次产品均为静态堵转力矩超过限值。静态堵转力矩是电钻、电锤产品特有的测量项目之一，该项目不合格将直接体现在工作头卡滞时，其产生的大转矩反作用力传递至操作者，引发人身失控现象进一步引发更大的人身伤害。

抽查的35批次电钻类产品实测的额定转矩、计算的静态堵转力矩限值、实测的静态堵转力矩值分布图如图1所示。由图1可见，电钻类产品的静态堵转力矩限值基本为50 N•m～60 N•m，同时额定转矩普遍低于10 N•m，实测的静态堵转力矩值基本在限值以下。

因此，对于电钻类产品一般不需要采取特殊的转矩限制措施，例外情况是对于图1中的第32号飞机钻类产品，应变更产品设计或采用转矩限制措施以满足标准要求。

图1 电钻类产品

抽查结果显示45批次电锤类产品实测的额定转矩、计算的静态堵转力矩限值、实测的静态堵转力矩值分布图如图2所示。由图2可见，电锤类产品的静态堵转力矩限值基本为50N•m～70 N•m，额定转矩基本分布在10N•m左右，同时由于电锤类产品是否配备脱扣力矩装置，或由于脱扣力矩装置参数不同，实测的静态堵转力矩值分布没有规律性。例如，第6号、第24号、第39号产品静态堵转力矩超出限值较多，导致该产品抽查项目不合格；第3号、第5号、第9号、第13号产品静态堵转力矩超过接近限值，存在产品抽查项目不合格的较大风险；第14号、第32号、第44号产品静态堵转力矩值仅略高于额定转矩，导致该产品属于基本无法正常使用。

图2 电锤类产品

目前，生产企业一般通过设置脱扣力矩装置（多为机械离合器）限制静态堵转力矩。在产品实际使用过程中，操作者自我保护意识较弱，对工作中频频发生脱扣现象较为抵触。部分生产企业迫于市场销售压力而在出厂产品中不再配置脱扣力矩装置；或即便是配置了装置也未对参数进行严格管控。因此，脱扣力矩装置的设计与参数控制不当是导致不合格产生的根本原因。

从实践角度来看，确保参数设置的合理性，既要符合标准要求，也应兼顾锤击效果。生产企业对电锤产品应依次考虑以下技术内容：

1) 是否在无脱扣力矩装置的条件下，已测试产品的静态堵转力矩值；

2) 是否通过产品手柄尺寸计算出400 a（a为力臂距离）的静态堵转力矩限值；

3) 与标准限值相比，是否需要额外配置脱扣力矩装置；

4) 是否控制脱扣力矩装置的脱扣力矩参数，且保留一定的设计余量；

5) 是否进行了静态堵转力矩测试的出厂抽检，确保产品一致性；

6) 如采用电子线路进行静态堵转力矩控制，是否进行关键安全功能（SCF）的可靠性评估。

3.3 I类绝缘结构转子质量

抽查结果显示1批次II类冲击电钻的转子采用I类绝缘结构，即转子铁芯与输出轴之间无轴绝缘隔层，当转子绕组的基本绝缘失效时，如操作者触摸金属头壳或输出轴将直接导致触电危险。此问题直接导致防止触及带电零件的保护、耐久性、电气强度、不正常操作、机械强度、爬电距离、电气间隙等7个相关检验项目不合格，属于严重质量问题。

需指出的是，在GB/T 3883.1-2014 第26.1中规定“有金属对金属依靠轴承接触的旋转电机组件可以被认为是相互之间通过轴承接触面达到电气连接而具有接地功能”，即对采用该标准的具有接地连接的I类电动工具可以采用I类绝缘结构转子，这与之前电动工具符合性判定中要求所有产品均需采用II类绝缘结构转子的认定有所不同。

3.4 电磁兼容

在GB 4343.1-2018标准中，对30 MHz～1 000 MHz频段可以采用骚扰功率和辐射发射两种方式进行测试。目前在型式试验中，采用辐射发射进行符合性评价的产品较少，抽样时由抽样员和生产企业共同确认，并在抽样单备注栏“抽查产品的电磁兼容检验项目不是通过GB 4343.1-2018标准中辐射发射试验确认合格的产品”内容前进行勾选，以确保抽查产品不被误判。

抽查显示2批次产品端子骚扰电压不合格，1批次产品骚扰功率不合格。电磁兼容项目不合格导致对电网产生高频谐波污染，影响同一电网内其他电子产品的正常工作，影响到该频段内广播和电视接收机的正常使用，影响电磁环境和无线通讯环境的保护，影响具有电子线路实现SCF的产品质量安全。

抽查中，电磁兼容项目不合格是由于产品中没有安装任何抑制电容、电感等元器件，或者由于生产企业变更了电磁兼容关键元器件——碳刷的供应商，但未按照元器件变更引起相关标准项目符合性进行检测确认。

电磁兼容项目符合性一直以来是部分企业的技术瓶颈，可以围绕以下几个方面进行考虑：

1) 良好的电磁兼容设计是产品符合性的前提，包括电机参数设计、换向设计、电子线路设计、电气结构设计、内部导线布局、抑制元器件的选择；

2) 严格保持型式试验时电磁兼容关键元器件的一致性，包括定转子、电子控制器件、干扰抑制电容和电感、配套电源箱、电刷、换向器等；

3) 对型式试验测试结果留有一定余量，避免生产企业生产波动性和试验室间测量差异；

4) 生产企业需了解电磁兼容标准测试方法，如说明书中工具的握持描述对骚扰电压测试结果有较大影响，如电子线路中采用的时钟频率≥30 MHz，就应进行辐射发射测试等。

3.5 其他项目

抽查结果显示1批次电钻产品开关处于接通位置时，接通锁定按钮被直边试具操动，实际使用时操作者可能意外锁定工具导致连续运转，该规定依据GB/T 3883.201-2017第21.18.1.1条的要求。

抽查结果显示2批次电钻产品配备电源线长度小于标准限值1.8 m，该规定依据GB/T 3883.1-2014第24.1条的要求。

抽查结果显示1批次电钻产品配有的电源线实测截面积小于0.75 mm2，该规定依据GB/T 3883.1-2014第24.5条的要求，且明确采用导体电阻法进行测量，并非参考电源线截面积参数标识判定。

4 结语

随着业内企业研发技术与制造实力的进一步提升，中国电动工具产业正处于高速增长向高质量发展转化阶段，优质企业纷纷借助于“品牌”和“品质”等多重优势快速占领市场。由国家电动工具行业生产力促进中心发起的“电动工具领跑者”评价制度受到行业骨干企业的广泛接受和积极参与。未来，电动工具产品的分级评价和综合测评将是衡量产品质量水平高低的新趋势。业内生产企业应积极了解和掌握行业最新标准、检验方法的最新动态，确保相关产品符合国家监管要求；积极参与电动工具领跑者产品评价，响应市场需求，引领行业产品质量提升。