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挂壁式空调器电器盒优化设计分析论文

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挂壁式空调器电器盒优化设计分析论文

随着社会的发展与人民生活水平的提高，家用挂壁式空调器已经逐渐走进千家万户并且成为了生活的必需品使用。用户不仅关心空调器的性能和噪音等指标，更关注空调器的使用安全，特别是防火安全性。文章分析了电器盒的优缺点，提出了新型电器盒的结构设计，满足了防火和散热的需要。

1背景

每年因空调器起火造成的损失巨大，其原因主要归结为：PCB板材阻燃性能抗风险能力较低，PCB板元器件安全等级不够，强电与强电之间的爬电距离不够，电器盒材料防火等级不够，电器盒密封性不足等。由于PCB电路板安装在电器盒内，所以电器盒的功能性有以下几点：一是保护PCB电路板，将电路板及其电器元件与外界隔离，防止相关电器元件因老化、小昆虫爬进电路板造成短路等而产生着火的发生，确保电路板正常运行；二是电路板在正常运行中会产生热量，电器盒结构需通风好，确保散热正常，保证电路板正常工作；三是将电路板牢牢固定在挂壁式空调器的底座上，保证电路板不因为移位导致插件松脱。当PCB着火时，电器盒如果能第一时间将火苗遏制在内部，不让火苗往外窜，这样即使空调着火，也不会对房子其他物件造成破坏，因此电器盒的作用相当于保险盒一样，对它的结构设计尤为重要。

2传统挂壁式空调内机电器盒的结构优缺点分析

2.1结构特点

如图1和图2所示，电路板直接固定在传统挂壁式空调内机电器盒的插槽上，材料上采用阻燃ABS，起绝缘作用，电器盒通过上下螺钉固定在底座上。

2.2优缺点分析

由于电器盒是上下通透的，如图3所示，底座上为了散热也会留有很多开通的小孔，这样空气能容易在电路板上流动，即使电路板内的电器元件在运行一段时间后会产生大量热量也会及时排出，不会影响电路正常运行，这是传统电器盒结构的优点。当然，不足之处也显然易见，就是电路板在电器盒内着火后保护不足。家用空调在实际使用中，可能因过载、电气短路或因小昆虫爬进电路板造成短路等非正常情况而导致着火，火苗容易窜出，火势就可能蔓延到空调器的其他易燃部件，从而烧毁整个空调器，严重时甚至引起更大的火灾。即使用到阻燃等级为5VA材料的电器盒，也无法保证将火苗抑制在电器盒内，同时在高温下电器盒溶解后，电路板由于没有电器盒的固定而容易跌落，这就是传统挂壁式空调内机电器盒的致命缺点。

3传统改进型挂壁式空调内机电器盒结构的优缺点分析

3.1结构特点

为了增加电器盒的`防火能力，技术上在传统电器盒基础上增加了电器盒盖及在周边增加了防火钣金，防火钣金将整个电器盒包裹，将电路板完全覆盖在里面，这就是传统改进型挂壁式空调器内机的电器盒，如图4所示。

3.2优缺点分析

当电路板上的电器元件起火，在电器盒内燃烧时，即使电器盒的塑料外壁被烧毁，火苗也不会蹿到电器盒外，起到了更好的防火作用，由于电器盒是通过钣金固定在底座上的，即使塑料电器盒融化也可使电路板套在钣金内，不会脱落，这是传统改进型电器盒改进后的优点。缺点也显而易见，如图5电路板上的电器元件因正常工作而产生热量，因为塑料电器盒把电路板重重包围，而阻燃ABS是绝热性能很好的材料，当热量无法顺利排出会导致电器盒内部的温度升高，温度太高就会影响电路板的正常工作。为了保证电路板的正常工作，只能选择发热少，耐高温的电器元件，从而大大提高空调的制造成本。

4新型挂壁式空调内机电器盒结构的优化方案

怎样才能保证在防火能力高的前提下又能最大程度保证散热，成为设计电器盒的重点和难点。这里介绍一种新型的电器盒结构设计，它既满足了防火要求，又能保持良好的散热。该电器盒由塑料电器盒和防火钣金构成，如图6所示，它巧妙地采取“三面塑料，一面钣金”的结构布局。电路板通过塑料电器盒的卡槽固定在电器盒内，保证电路板不与钣金件的接触而短路，同时，在这些塑料壁外侧依然包裹着防火钣金，保证防火性能不下降，防火钣金通过钣金耳朵固定在底座上。此时，“一面钣金”即为与电路板不接触（保持一定安全距离）的对面，该处只有防火钣金。塑料电器盒外依旧包裹着防火钣金，防火能力得到了保证；与此同时，电器盒有一面是纯钣金，由于钣金散热性能要优于阻燃ABS材料，大大提高了电器盒的散热速度，从而改善了电器盒内部环境，很好地降低因电路板过热而不能正常工作的概率，使电器部件更加安全可靠，同时，对电器元件的耐高温要求降低及减少将塑料件的用量导致材料成本的进一步降低。

5新型挂壁式空调内机电器盒结构的验证

通过惠而浦Ps-9实验——arctrackingandhotwiretraining电气安全检验[1]，模拟保险和接地等安全失效的情况下将空调继续待机或运行（此时往电器盒内注入实验溶液造成短路）来验证电器盒组件对电器盒内短路起火的防护效果。实验中，火苗从传统挂壁式空调内机电器盒里窜出超过3s，实验不合格，如图7所示。但在新型电器盒内，火焰冒出结构外时间不超过3s，且连续三次实验通过，从而判定新型电器盒组件方案可行，同时在运行时散热情况良好。

6结论

本次通过对挂壁式空调内机电器盒的结构优化，使得防火性能和散热性能都达到了一个新的高度，使得空调每一年因为电路板短路等原因引起火灾所造成的损失减少，可靠性增加，进一步提高了空调的稳定性。

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