关于干衣机陶瓷PTC发热体功率检测技术的研究

马 雄 白 伟 严 磊 魏 凯 宗文超

（格力大松（宿迁）生活电器有限公司 宿迁 223800）

引言

随着国内外消费升级浪潮的不断推进，消费者对干衣机的需求日渐增强，尤其每年南方“回南天”期间干衣机出货量巨大。潮湿环境下衣物烘干已成为全民最基础的消费需求，由此干衣机市场规模连年增长，市场前景广阔。衣柜式干衣机以其结构简单，价格低廉，易于收纳，在过去几年线上市场规模取得了高速扩张。为保障性能的稳定性，目前衣柜式干衣机整机功率测试方法比较复杂：先手工安装衣柜，先进行加热预热，待功率稳定后进行功率测试，测试完成后再拆下衣柜，整个功率测试过程繁琐且效率低下，无法满足产线的高效率的生产需求，无法快速满足日益增长的市场销售需求。因此亟需开发一种可以快速测试衣柜式干衣机整机工作功率的检测方法，达到满足在线快速检测整机功率的效果。

1 本研究的重点思路

1）利用动态电源循环线体，对干衣机进行预加热，整机流入性能房后其功率值可稳定在一定范围内。可快速接上功率测试设备进行功率值及其他性能指标测试检验。解决干衣机无法在流水线体预热问题，如图1所示。

2）通过陶瓷PTC(电阻与温度的关系）特性及功率[1]计算公式：P= U2/R，基于测试空间环境温度变化后PTC电阻随温度的上升与下降，影响整机功率值的下降及上升，通过探索和研究一种快速测试陶瓷PTC功率的方法。

2 PTC （R-T）特性阐述说明

PTC陶瓷体的电阻与其自身温度有关。当温度低于Tmin时,电阻随温度的上升与下降,呈现负的温度系数。如R-T[2]曲线中的A段，若温度在Tmin与Tmax之间，陶瓷体的电阻随温度上升而急剧增大，呈现正的温度系数，如曲线中的B段，具有应用价值的也就是这一段。当温度高于T max后，陶瓷体的电阻又随温度上升而下降。在常温下PTC是低电阻，在加上电压后，电流较大，温度上升。但当PTC陶瓷体充分发热后，电阻增大，电流减小，发热功率P= U2/R比散热功率小，故温度下降；温度下降后又导致电阻减小，电流增大，加大发热功率，温度反而上升，这样的负反馈将使发热体的温度维持恒定。

3 过程分析及方法介绍

衣柜式干衣机整机功率值主要受到内部无刷直流风扇转速（风量）及测试空间环境温度两大因素影响；

3.1 过程能力进行分析

首先通过对无刷直流风机转速值一致性分析，判定对整机功率值影响程度。随机取30件无刷直流风机进行转速值数据采样分析，再通过Minitab软件对风扇转速一致性过程能力进行分析（图2）。

图2 无刷直流风扇转速值一致性过程能力分析

1）能力直方图

直方图的左右两侧的参考线分别为LSL和USL，无刷直流风机转速的所有测试值均在规定界限之内，直方图及两条的重叠整体正态曲线和组内正态曲线可见，表面风机转速近似服从正态分别，能够满足分析的要求。直方图中央绿色的参考线为目标值，贴合与正态曲线的波峰。

2）过程数据

无刷直流风机转速的样本均值为：3 350 rtm与目标值3 350 rtm一致。

3）指数分析

整体能力指数（Pp）和潜在（组内）能力指数（Cp）约为1.7，均大于基准值1.33，表明过程能力充足。Ppk和Cpk约为：1.7左右，表明分别没有分离；Cpm=1.63＞1.33，表明数据与目标值非常接近；

4）性能指标

预期整体合计PPM为0.28，即无刷直流风机转速的预期不合格率为：0.28×10＾6，表明每百万个产品中大约1个转速不符合要求。

5）综上数据分析

说明此款风机转速的一致性好,生产过程管控能力富余，转速对整机功率值的影响甚微，可忽略此因素影响，见表1。

表1 过程能力判断参考标准

3.2 测试方法

1）根据陶瓷PTC（电阻与温度的关系）自身特性，测试性能房环境温度控制在23±2 ℃，整机加热工作时间80 s的时长后功率输出值处于一个稳定范围上下波动，此在条件环境下验证判断测试空间环境温度对整机功率值的影响（图3）。

图3 相同测试环境下同一台整机安装衣柜与不安装衣柜功率测试值

2）取一台干衣机套上衣罩拉上衣罩拉链前记录当前温度测试仪显示的空间温度：24.5 ℃，拉上衣罩拉链后开启整机加热工作运行80 s后，拉开衣罩再次记录衣罩内环境温度为：29.2 ℃，此次功率测试值显示整机功率为：967 W。

3）取同一台干衣机待完全冷却后，测试性能房环境温度为：24.5 ℃，不安装衣柜直接开机运行80 s后，性能房空间温度24.7 ℃，整机功率值为：1 013 W；

通过如上验证测试空间环境温度变化对整机功率值的影响，环境温度相差5 ℃带衣罩与不带衣罩整机功率值相差近45 W。环境温度变化1 ℃功率值有近10 W左右差异。

4 方案验证

为更进一步验证确认安装与不安装衣罩整机测试功率的关系，对200台整机进行安装衣罩和不安装衣罩进行整机功率值测试，对测试数据通过Minitab质量分析工具进行直方图数据分析（图4）。

图4 整机功率测试两种状态直方图

4.1 验证过程

安装衣罩测试功率与未安装衣罩测试功率值的标准差约7.16，两者均值差约36，同步采用散点图对两者功率测试值关联性进行分析（图5）。

图5 安装与不安装衣柜功率

4.2 结果

1）通过数据对比分析，可以得出前后两者存在正相关特性。因此，可以得出利用测试空间环境温度变化后整机功率值的差异性[3]，可以通过不安装衣罩的测试并通过功率值补偿的方式可以快速进行整机功率值测试，结果可靠。

2）依据相关数据分析情况，可以制定不带衣柜干衣机整机功率测试条件和标准，具体对比如表2。

表2 检验标准功率

5 总结

通过在流水线线体与性能检验房上部空间，增加10 m左右的可循环滚动的供电系统，供电系统循环滚动速度可根据生产线体线速进行调整，根据此款产品的预加热后整机功率稳定时间为需70 s左右，依据此时间再调整线速与供电系统滚动速度，保证线体装配好的装机插入到电源后流入到性能房时间在70 s，性能房检验员可快速拔掉已预热完成的产品插入到检验设备上进行功率值及相关性能指标测试此检验过程仅需要12 s时间有效解决需要在检验房安装衣柜先预热再功率性能测试的繁琐方式，大大提升的产品测试效率及可靠性（图6）。

图6 利用供电循环系统解决单机预热等待时间