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检测认证专业知识分享

儿童电动玩具欧盟 CE EN71 认证送检的特殊物理安全检测要求有哪些

儿童电动玩具是融合了电子电气功能与儿童玩具属性的复合型产品,其安全要求需要同时满足 EN71 玩具安全标准和 EN62115 电动玩具安全标准的双重约束。电动玩具因其包含电池或市电供电的驱动系统、可运动的机械部件、可能产生热量的电气组件以及可被儿童触及的电线电路,在物理安全方面面临着比传统非电动玩具更为复杂和严格的风险管控要求。EN71 标准体系中涉及物理安全的部分主要集中在 EN71-1 物理和机械性能,该部分对电动玩具提出了多项特殊的检测要求,覆盖了电池腔的安全性、运动部件的防护、温升限制以及电气组件在机械滥用条件下的可靠性等维度。当儿童电动玩具送检 EN71 认证时,这些特殊物理安全检测要求的准确识别和全面落实,直接决定了产品能否通过 CE 认证并顺利进入欧盟市场。

一、电池腔的安全防护检测要求

电池是儿童电动玩具最常见的能源供给方式,电池腔的设计和安全防护是 EN71 认证中审查最为严格的物理安全项目之一。

(一)电池腔的可触及性与防儿童开启设计

EN71-1 要求电池腔必须设计成不能被儿童轻易打开的结构。对于使用螺丝固定的电池腔盖板,螺丝应使用专用工具才能拆卸,并且即使在螺丝被拆卸后盖板也不能在未使用工具的情况下轻易打开。对于卡扣式固定的电池腔盖板,标准要求盖板的开启力必须大于儿童手指能够施加的力的上限值,并通过规定的测试方法进行验证。在检测过程中,实验室会使用标准的儿童手指模拟探针和拉压力测试装置,验证在模拟儿童操作的条件下电池腔盖板是否会被意外打开。

(二)电池极性防反接与短路防护

电池腔内部的电极触点应具有明确的极性标识,并在设计上防止儿童在安装电池时因误操作导致的电池反接。当电池反接时可能因电解液泄漏、发热甚至爆炸,对儿童造成化学灼伤或烫伤。电池腔的结构设计应在电池反接时电路不导通,或通过设置在电池腔内的防反接机械结构使反向装入的电池无法与两极同时接触。电池腔的正负极触点之间的距离应确保在电池装入或取出过程中不会因金属物品如硬币或钥匙的意外搭接而产生短路。

(三)电池腔的内部结构与短路隔离

电池腔内部不同电池之间的串联连接片应被绝缘材料覆盖或包裹,防止儿童在电池腔盖板被强行打开后用手指或金属物品接触带电部件。电池腔内的导线连接点应被固定且不可被儿童触拉,导线的绝缘层应在可预见的使用磨损条件下仍保持绝缘完整性。电池腔底部和侧壁的内表面应无锐利边缘或尖端,防止电池在玩具运动过程中因摩擦而破损漏液。

二、运动部件与防护装置的检测要求

电动玩具因其包含可运动的部件,在物理安全检测中需重点评估运动部件可能造成的挤压、剪切、缠绕和撞击风险。

(一)可触及运动部件的风险识别

电动玩具中儿童手指或身体其他部位可能触及的运动部件包括齿轮、皮带轮、扇叶、链条、传动轴、关节及车轮等。检测中需对所有可触及的运动部件进行风险评估,识别其是否可能对儿童造成挤压、剪切、缠绕或冲击伤害。运动部件的风险等级取决于其运动速度、力矩大小和可触及的开口尺寸。当开口尺寸足以容纳儿童手指且部件运动产生的力超过安全限值时,该运动部件需要增设防护罩或采取其他隔离措施。

(二)防护罩的开口尺寸与手指探针测试

对于需要设置防护罩的运动部件,防护罩上的开口尺寸应使用标准儿童手指探针进行逐项验证。标准探针包括铰接式手指探针和刚性手指探针,分别模拟儿童在不同姿态下的手指伸入方式。当探针能够穿过防护罩开口并触及到运动部件时,该开口尺寸被视为不安全,需通过减小开孔尺寸或增加内部防护层进行整改。防护罩的机械强度应在规定的冲击测试中不发生破裂或永久变形。

(三)运动部件的锁定与停止时间

电动玩具在儿童操作过程中可能因夹住异物或儿童身体部位而发生堵转。电池驱动的运动部件在堵转时应能够自动停止或在限定时间内将驱动力降低至安全限值以下。停止时间的测量需在玩具正常工作状态下模拟堵转条件进行,停止时间超过标准限值的产品视为不合格。运动部件的反向驱动功能如遥控车的倒车功能,应在操作指令撤销后立即停止反向运动,防止误操作导致的不可控运动。

三、电动玩具的温升与过热防护检测要求

电动玩具在持续运行时因电机、电池和电子元器件的发热可能使玩具表面温度升高至烫伤儿童皮肤的水平。EN71 标准对电动玩具的温升有明确的限值要求。

(一)可触及表面的温升限值

电动玩具在额定电压和最长持续运行时间条件下稳定运行时,其儿童可触及表面的温升不应超过标准规定的限值。不同材质的表面适用不同的温升限值——金属表面的热导率高,与皮肤接触时热量传递快,其温升限值相对较低;塑胶和木材表面的热导率低,其温升限值相对较高。温升测量采用热电偶法进行,多个热电偶布置在玩具表面各可触及位置,在玩具运行至热平衡状态后记录各测点的温度值。

(二)电池在充电和放电过程中的温升

可充电电池在充电过程中因充放电效率的损失而产生热量,电池腔表面的温升在充电周期内应始终处于限值以内。电池在放电过程中因玩具的高功率消耗而产生额外的热量,电池腔内的温度积聚应通过电池腔的散热设计得到有效控制。电池在过充或短路的异常条件下不应产生超过规定限值的温升,这一要求在电池的单独安全测试中予以验证。

(三)电机和其他发热元件的隔离

玩具内部的电机、功率晶体管和电阻器等发热元件应与玩具外表面之间保持足够的绝缘距离或设置隔热屏障,防止热量通过热传导、对流或辐射传递至可触及表面。发热元件周围的导线、塑胶部件和电池等热敏组件的温度应在其最高允许工作温度以内,防止因过热导致的绝缘层熔化、塑胶变形或电池热失控。

四、电气强度与绝缘配合的特殊检测要求

电动玩具因包含带电部件,在物理安全检测中需同时关注电气强度与绝缘结构的配合,防止在正常使用或可预见的滥用条件下儿童发生触电风险。

(一)电气强度测试的电压施加位置

电气强度测试在玩具的带电部件与可触及的非带电金属部件之间、带电部件与绝缘材料的外表面之间以及一次电路与二次电路之间分别施加测试电压。测试电压的幅值取决于玩具的工作电压和适用标准的要求。测试中不应发生闪络或击穿,否则说明绝缘结构的设计或材料选型存在缺陷。

(二)绝缘材料的耐热与耐燃特性

电动玩具中使用的绝缘材料应在其预期的工作温度范围内保持足够的绝缘性能,并在异常发热条件下不致引发火灾。绝缘材料的耐热等级应高于玩具内部最高温度区域可能达到的温度上限,耐燃等级应满足灼热丝测试或针焰测试的相应要求。绝缘材料在温升测试和异常工作状态测试中不应出现熔化、变形或释放导电性碳化路径。

(三)电气间隙与爬电距离的尺寸验证

电动玩具中带电部件之间的电气间隙和爬电距离应满足标准对污染等级和过电压类别的限值要求。由于玩具内部的污染等级通常较高,对电气间隙和爬电距离的要求也相应更加严格。检测中需对印制电路板上的走线间距、连接器端子间距和导线与外壳之间的间距进行实际测量。

五、电源线、开关与控制装置的耐久性检测要求

电动玩具的电源线、开关和控制装置在儿童的频繁操作和拉扯下承受着较高的机械应力,其耐久性和可靠性需通过专门的检测项目予以验证。

(一)电源线的拉力和扭力测试

电动玩具外接的电源线在儿童使用过程中可能被拉扯、缠绕或扭曲。标准要求对电源线施加规定的拉力和扭力一定次数后,电源线应不发生内部断线、外皮破损或与玩具本体的连接松脱。拉力测试和扭力测试的施力值和时间取决于电源线的截面积和玩具的分类等级。测试后需进行电气安全复测,确认电源线在机械应力作用后仍保持足够的绝缘性能。

(二)开关与控制装置的操作耐久性

电动玩具的开关、按钮和操作杆在儿童的反复操作下应保持其安全功能。操作耐久性测试以规定频率和操作力进行规定的操作循环次数,测试后开关应无接触不良、触点熔焊或运动卡滞现象。遥控器的操作按钮和方向控制杆同样需要执行操作耐久性测试,确保其在玩具的预期使用寿命内能够可靠工作。

(三)控制装置的误操作防护

电动玩具的控制装置应设计成能防止儿童在非预期操作下的误动作,如防止儿童在使用过程中无意按压电源开关造成的意外启动。控制装置的启动力或动作行程应经过适当的设计,使其在正常玩耍的误触条件下不发生动作。遥控器的配对机制应能防止相邻玩具之间的信号串扰,避免因同一遥控器同时控制多个玩具造成的不可控运动。

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