尹海霞

（ 中認尚動（上海）檢測技術(shù)有限公司，上海 200233 ）

0 引言

2008年至2020年，國家市場監(jiān)督管理總局（原國家質(zhì)檢總局）連續(xù)13年組織開展了電動工具產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督抽查，產(chǎn)品抽樣合格率逐年上升并維持在90%左右。通過相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，部分企業(yè)在產(chǎn)品安全結(jié)構(gòu)設計，生產(chǎn)工藝控制、關(guān)鍵材料和元器件管控等尚存一些不足，仍需在標準指引下，最大限度提升產(chǎn)品質(zhì)量。實質(zhì)上，符合國家安全和電磁兼容等標準的“門檻”要求并無太多技術(shù)難度，往往是生產(chǎn)企業(yè)基于市場因素、產(chǎn)品定位和監(jiān)管風險做出的綜合性選擇。本文結(jié)合相關(guān)標準要求和第三方檢測實驗室檢測數(shù)據(jù)，梳理、分類電動工具產(chǎn)品不合格項目并進行原因分析，給出相應調(diào)整措施和質(zhì)量提升建議。

1 市場現(xiàn)狀

根據(jù)國家市場監(jiān)督管理總局（2020）國監(jiān)任字第2109號和第2110號《產(chǎn)品質(zhì)量國家監(jiān)督抽查委托書》的要求，國家電動工具質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心承擔并完成2020年第2批電動工具（電鉆、電錘）產(chǎn)品質(zhì)量國家監(jiān)督抽查檢驗任務。2021年5月，國家市場監(jiān)管總局對抽查情況進行了通報。通報顯示分布在4個?。ㄊ校┑?0家企業(yè)生產(chǎn)的80批次電動工具（電鉆、電錘）產(chǎn)品中，10批次產(chǎn)品不合格，不合格發(fā)現(xiàn)率為12.5 %，同比上升4.7 %。

2 檢驗項目

抽查檢驗項目共15項，不合格項目涉及防止觸及帶電零件的保護、發(fā)熱、耐久性、電氣強度、不正常操作、機械危險、機械強度、結(jié)構(gòu)、電源聯(lián)接和外接軟線、爬電距離、電氣間隙、端子騷擾電壓、騷擾功率等，檢驗項目統(tǒng)計表見表1。

表1 檢驗項目統(tǒng)計表

3 不合格原因分析

3.1 發(fā)熱

發(fā)熱項目是電動工具安全標準中最為基礎和重要的檢驗項目,標準中允許繞組溫升超過90 K，前提是產(chǎn)品能通過對定轉(zhuǎn)子絕緣材料進行的烘烤、匝間短路、防潮、耐壓等一系列補充測試。目前在型式試驗中，采用此種方式進行發(fā)熱項目符合性評價的產(chǎn)品較少，抽樣時由抽樣員和生產(chǎn)企業(yè)共同確認，并在抽樣單備注欄“抽查產(chǎn)品的發(fā)熱檢驗項目不是通過GB 3883.1-2008或者GB/T 3883.1-2014標準中12.6條附加試驗確認合格的產(chǎn)品”內(nèi)容前進行勾選，以確保抽查產(chǎn)品不被誤判。

抽查結(jié)果顯示7個批次產(chǎn)品定子和/或轉(zhuǎn)子繞組溫升超過標準限值90 K。產(chǎn)品溫度過高則對使用者和環(huán)境產(chǎn)生危險，或可引發(fā)人體灼傷，絕緣材料性能下降和著火現(xiàn)象。

多個產(chǎn)品出現(xiàn)發(fā)熱項目不合格的事實與近年來的日常檢測經(jīng)驗是一致的，主要原因在于部分生產(chǎn)企業(yè)的產(chǎn)品設計存在先天不足，或由于市場競爭壓力，額定功率標稱值過高，或企業(yè)生產(chǎn)控制未嚴格與型式試驗保持一致等。

通過分析，總結(jié)可能導致繞組溫升過高的原因有：

1) 電機的電磁設計有誤

①選擇的繞組電磁線規(guī)格過小；

②設置的繞組槽滿率過低；

③相對于產(chǎn)品額定功率，設計的電機尺寸偏?。?/p>

④相對于產(chǎn)品額定功率，設計的換向器尺寸偏小；

⑤在溫升沒有余量的條件下，對產(chǎn)品定子繞組進行包扎或涂敷；

⑥相對于同類產(chǎn)品，設計的轉(zhuǎn)速偏低，影響散熱；

⑦由設計、工藝、材料方面的缺陷導致產(chǎn)品效率過低。

2) 電機的通風設計有誤

①未對擋風板進行合理的風道通路設計；

②風葉采用純軸流式設計，與出風口定位不匹配；

③風葉和擋風板定位不合理，風葉離產(chǎn)品出風口過遠；擋風板離定子繞組過近，幾乎沒有間隙。

3) 電機的機械加工誤差超差

①電刷與換向器軸向定位超差，電刷沒有定位在換向器表面有效工作區(qū)域內(nèi)；

②電機組件徑向定位超差，出現(xiàn)定轉(zhuǎn)子“擦鐵”現(xiàn)象。

3.2 機械危險

抽查結(jié)果顯示5個批次產(chǎn)品機械危險項目不合格，除1個批次產(chǎn)品實測空載轉(zhuǎn)速超過銘牌標識額定空載轉(zhuǎn)速110 %，其余4個批次產(chǎn)品均為靜態(tài)堵轉(zhuǎn)力矩超過限值。靜態(tài)堵轉(zhuǎn)力矩是電鉆、電錘產(chǎn)品特有的測量項目之一，該項目不合格將直接體現(xiàn)在工作頭卡滯時，其產(chǎn)生的大轉(zhuǎn)矩反作用力傳遞至操作者，引發(fā)人身失控現(xiàn)象進一步引發(fā)更大的人身傷害。

抽查的35批次電鉆類產(chǎn)品實測的額定轉(zhuǎn)矩、計算的靜態(tài)堵轉(zhuǎn)力矩限值、實測的靜態(tài)堵轉(zhuǎn)力矩值分布圖如圖1所示。由圖1可見，電鉆類產(chǎn)品的靜態(tài)堵轉(zhuǎn)力矩限值基本為50 N?m～60 N?m，同時額定轉(zhuǎn)矩普遍低于10 N?m，實測的靜態(tài)堵轉(zhuǎn)力矩值基本在限值以下。

因此，對于電鉆類產(chǎn)品一般不需要采取特殊的轉(zhuǎn)矩限制措施，例外情況是對于圖1中的第32號飛機鉆類產(chǎn)品，應變更產(chǎn)品設計或采用轉(zhuǎn)矩限制措施以滿足標準要求。

圖1 電鉆類產(chǎn)品

抽查結(jié)果顯示45批次電錘類產(chǎn)品實測的額定轉(zhuǎn)矩、計算的靜態(tài)堵轉(zhuǎn)力矩限值、實測的靜態(tài)堵轉(zhuǎn)力矩值分布圖如圖2所示。由圖2可見，電錘類產(chǎn)品的靜態(tài)堵轉(zhuǎn)力矩限值基本為50N?m～70 N?m，額定轉(zhuǎn)矩基本分布在10N?m左右，同時由于電錘類產(chǎn)品是否配備脫扣力矩裝置，或由于脫扣力矩裝置參數(shù)不同，實測的靜態(tài)堵轉(zhuǎn)力矩值分布沒有規(guī)律性。例如，第6號、第24號、第39號產(chǎn)品靜態(tài)堵轉(zhuǎn)力矩超出限值較多，導致該產(chǎn)品抽查項目不合格；第3號、第5號、第9號、第13號產(chǎn)品靜態(tài)堵轉(zhuǎn)力矩超過接近限值，存在產(chǎn)品抽查項目不合格的較大風險；第14號、第32號、第44號產(chǎn)品靜態(tài)堵轉(zhuǎn)力矩值僅略高于額定轉(zhuǎn)矩，導致該產(chǎn)品屬于基本無法正常使用。

圖2 電錘類產(chǎn)品

目前，生產(chǎn)企業(yè)一般通過設置脫扣力矩裝置（多為機械離合器）限制靜態(tài)堵轉(zhuǎn)力矩。在產(chǎn)品實際使用過程中，操作者自我保護意識較弱，對工作中頻頻發(fā)生脫扣現(xiàn)象較為抵觸。部分生產(chǎn)企業(yè)迫于市場銷售壓力而在出廠產(chǎn)品中不再配置脫扣力矩裝置；或即便是配置了裝置也未對參數(shù)進行嚴格管控。因此，脫扣力矩裝置的設計與參數(shù)控制不當是導致不合格產(chǎn)生的根本原因。

從實踐角度來看，確保參數(shù)設置的合理性，既要符合標準要求，也應兼顧錘擊效果。生產(chǎn)企業(yè)對電錘產(chǎn)品應依次考慮以下技術(shù)內(nèi)容：

1) 是否在無脫扣力矩裝置的條件下，已測試產(chǎn)品的靜態(tài)堵轉(zhuǎn)力矩值；

2) 是否通過產(chǎn)品手柄尺寸計算出400 a（a為力臂距離）的靜態(tài)堵轉(zhuǎn)力矩限值；

3) 與標準限值相比，是否需要額外配置脫扣力矩裝置；

4) 是否控制脫扣力矩裝置的脫扣力矩參數(shù)，且保留一定的設計余量；

5) 是否進行了靜態(tài)堵轉(zhuǎn)力矩測試的出廠抽檢，確保產(chǎn)品一致性；

6) 如采用電子線路進行靜態(tài)堵轉(zhuǎn)力矩控制，是否進行關(guān)鍵安全功能（SCF）的可靠性評估。

3.3 I類絕緣結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子質(zhì)量

抽查結(jié)果顯示1批次II類沖擊電鉆的轉(zhuǎn)子采用I類絕緣結(jié)構(gòu)，即轉(zhuǎn)子鐵芯與輸出軸之間無軸絕緣隔層，當轉(zhuǎn)子繞組的基本絕緣失效時，如操作者觸摸金屬頭殼或輸出軸將直接導致觸電危險。此問題直接導致防止觸及帶電零件的保護、耐久性、電氣強度、不正常操作、機械強度、爬電距離、電氣間隙等7個相關(guān)檢驗項目不合格，屬于嚴重質(zhì)量問題。

需指出的是，在GB/T 3883.1-2014 第26.1中規(guī)定“有金屬對金屬依靠軸承接觸的旋轉(zhuǎn)電機組件可以被認為是相互之間通過軸承接觸面達到電氣連接而具有接地功能”，即對采用該標準的具有接地連接的I類電動工具可以采用I類絕緣結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子，這與之前電動工具符合性判定中要求所有產(chǎn)品均需采用II類絕緣結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子的認定有所不同。

3.4 電磁兼容

在GB 4343.1-2018標準中，對30 MHz～1 000 MHz頻段可以采用騷擾功率和輻射發(fā)射兩種方式進行測試。目前在型式試驗中，采用輻射發(fā)射進行符合性評價的產(chǎn)品較少，抽樣時由抽樣員和生產(chǎn)企業(yè)共同確認，并在抽樣單備注欄“抽查產(chǎn)品的電磁兼容檢驗項目不是通過GB 4343.1-2018標準中輻射發(fā)射試驗確認合格的產(chǎn)品”內(nèi)容前進行勾選，以確保抽查產(chǎn)品不被誤判。

抽查顯示2批次產(chǎn)品端子騷擾電壓不合格，1批次產(chǎn)品騷擾功率不合格。電磁兼容項目不合格導致對電網(wǎng)產(chǎn)生高頻諧波污染，影響同一電網(wǎng)內(nèi)其他電子產(chǎn)品的正常工作，影響到該頻段內(nèi)廣播和電視接收機的正常使用，影響電磁環(huán)境和無線通訊環(huán)境的保護，影響具有電子線路實現(xiàn)SCF的產(chǎn)品質(zhì)量安全。

抽查中，電磁兼容項目不合格是由于產(chǎn)品中沒有安裝任何抑制電容、電感等元器件，或者由于生產(chǎn)企業(yè)變更了電磁兼容關(guān)鍵元器件——碳刷的供應商，但未按照元器件變更引起相關(guān)標準項目符合性進行檢測確認。

電磁兼容項目符合性一直以來是部分企業(yè)的技術(shù)瓶頸，可以圍繞以下幾個方面進行考慮：

1) 良好的電磁兼容設計是產(chǎn)品符合性的前提，包括電機參數(shù)設計、換向設計、電子線路設計、電氣結(jié)構(gòu)設計、內(nèi)部導線布局、抑制元器件的選擇；

2) 嚴格保持型式試驗時電磁兼容關(guān)鍵元器件的一致性，包括定轉(zhuǎn)子、電子控制器件、干擾抑制電容和電感、配套電源箱、電刷、換向器等；

3) 對型式試驗測試結(jié)果留有一定余量，避免生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)波動性和試驗室間測量差異；

4) 生產(chǎn)企業(yè)需了解電磁兼容標準測試方法，如說明書中工具的握持描述對騷擾電壓測試結(jié)果有較大影響，如電子線路中采用的時鐘頻率≥30 MHz，就應進行輻射發(fā)射測試等。

3.5 其他項目

抽查結(jié)果顯示1批次電鉆產(chǎn)品開關(guān)處于接通位置時，接通鎖定按鈕被直邊試具操動，實際使用時操作者可能意外鎖定工具導致連續(xù)運轉(zhuǎn)，該規(guī)定依據(jù)GB/T 3883.201-2017第21.18.1.1條的要求。

抽查結(jié)果顯示2批次電鉆產(chǎn)品配備電源線長度小于標準限值1.8 m，該規(guī)定依據(jù)GB/T 3883.1-2014第24.1條的要求。

抽查結(jié)果顯示1批次電鉆產(chǎn)品配有的電源線實測截面積小于0.75 mm2，該規(guī)定依據(jù)GB/T 3883.1-2014第24.5條的要求，且明確采用導體電阻法進行測量，并非參考電源線截面積參數(shù)標識判定。

4 結(jié)語

隨著業(yè)內(nèi)企業(yè)研發(fā)技術(shù)與制造實力的進一步提升，中國電動工具產(chǎn)業(yè)正處于高速增長向高質(zhì)量發(fā)展轉(zhuǎn)化階段，優(yōu)質(zhì)企業(yè)紛紛借助于“品牌”和“品質(zhì)”等多重優(yōu)勢快速占領市場。由國家電動工具行業(yè)生產(chǎn)力促進中心發(fā)起的“電動工具領跑者”評價制度受到行業(yè)骨干企業(yè)的廣泛接受和積極參與。未來，電動工具產(chǎn)品的分級評價和綜合測評將是衡量產(chǎn)品質(zhì)量水平高低的新趨勢。業(yè)內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)應積極了解和掌握行業(yè)最新標準、檢驗方法的最新動態(tài)，確保相關(guān)產(chǎn)品符合國家監(jiān)管要求；積極參與電動工具領跑者產(chǎn)品評價，響應市場需求，引領行業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量提升。