Ako kľúčový komponent poskytujúci prúdenie vzduchu vo ventilátorových systémoch, motor Počas prevádzky sa často musí začať a zastaviť často v závislosti od režimu respiračného a ventilačného režimu pacienta. Najmä pri automatickom nastavovaní režimov ventilácie (ako je APAP, BIPAP a CPAP) musí motor vykazovať extrémne rýchlu reakciu a vysokú prevádzkovú stabilitu. Časté štarty a zastávky môžu spôsobiť časté zmeny v zotrvačnosti motorov, akumulácie tepla, mechanické opotrebenie a elektrický šok, čo si vyžaduje viacstrannú technickú analýzu a overenie inžinierstva.
Požiadavky na elektrický výkon pre časté štarty a zastavenia
Motor musí udržiavať rýchle štartovacie a brzdiace schopnosti počas častých štartov a zastavení. Kľúčové ukazovatele výkonnosti zahŕňajú odpor šoku motora, rýchlosť reakcie kotvy a potlačenie kolísania prúdu. Vysoko kvalitné motory ventilátora zvyčajne používajú jednosmerné motory bez kefy (BLDC), ktoré ponúkajú tieto elektrické charakteristiky:
Silná prechodná schopnosť manipulácie s prúdom
Vysoký krútiaci moment
Počiatočný čas kratší ako 200 ms
Riadiaci systém s funkciou mäkkého spustenia
Ovládač má zabudovanú reguláciu rýchlosti PWM, aby sa zabránilo súčasným prepätiam
Použitie kontrolných obvodov s uzavretou slučkou (napríklad spätná väzba pre snímač Effect Hall alebo spätnú väzbu pre kodér) môže ďalej zlepšiť presnosť a rýchlosť odozvy na začiatku, čím sa zabezpečí presná kontrola ventilácie aj za vysokofrekvenčných podmienok štartu.
Vplyv vysokofrekvenčného začiatku zastavenia na riadenie motorického tepelného
Každý proces štartovania je sprevádzaný nárastom konverzie prúdu a energie. Počas vysokofrekvenčných podmienok štartovania sú motorické vinutia náchylné na kontinuálnu akumuláciu tepla, čo vedie k nadmerným teplotám. Na zabezpečenie stabilnej prevádzky sú potrebné nasledujúce stratégie tepelného riadenia:
Izolačné materiály vysokej kvality (trieda F alebo vyššia) chránia vinutie
Vysoká tepelná vodivosť materiály jadra zlepšujú účinnosť rozptylu tepla
Dizajn krytu motora pomocou zliatiny hliníka s plutvami na rozptyl tepla
Regulátor má integrovaný modul detekcie teploty pre reguláciu teploty v reálnom čase
V kombinácii s chladiacimi chladiacimi chladiacimi chladičmi v núdzi alebo chladiacim chladičom
Ak systém tepelného riadenia nie je správne navrhnutý, motor bude trpieť degradáciou výkonu, skrátenej životnosti alebo dokonca vyhorenia v dôsledku prehriatia.
Mechanická trvanlivosť za častých podmienok začiatku zastavenia
Motory zažívajú významný mechanický šok počas častých štartov a zastavení, najmä od častých zmien v zotrvačnosti rotora, ktoré môžu spôsobiť opotrebenie ložiska, vyrovnanie rotora a uvoľnenie obežného kolesa. Kvalitné motory ventilátora ponúkajú nasledujúce mechanické výhody:
Vysoko presné dynamické vyváženie zaisťuje stabilnú prevádzku rotora
Guľôčkové ložiská alebo keramické ložiská vydržia vysokofrekvenčné vibrácie
Medzi hriadeľom rotora a krytom sa používa konštrukcia vyrovnávacej pamäte absorbujúcej nárazník
Lovovanie života> 30 000 hodín, podporujúca nepretržitú prevádzku na začiatku
Hriadeľ motora je vybavený vysoko presným obežníkom ventilátora, aby sa zabránilo uvoľneniu
Konštrukcia mechanickej pevnosti vyžaduje počas prototypovej fázy vysokofrekvenčné testovanie na začiatku (napr. Milióny cyklov), aby sa zabezpečila dlhodobá stabilná prevádzka bez štrukturálnej únavy.
Optimalizácia stratégie riadenia zlepšuje stabilitu
Stratégia riadenia motora ventilátora zohráva kľúčovú úlohu pri prevádzke za častých podmienok začiatku zastavenia. Pokročilé riadiace systémy zvyčajne využívajú tieto technológie:
Digitálne riadenie rýchlosti digitálneho PID s uzavretou slučkou
Stratégia spustenia detekcie analógového signálu
Návrh filtračných obvodov, aby sa zabránilo harmonickému rušeniu
Algoritmy mäkkého štartu a zastavenia na zníženie mechanického šoku
Algoritmy kompenzácie energie pre vysokofrekvenčné podmienky štartovania a zastavenia
Tieto kontrolné stratégie zabezpečujú rýchlu reakciu a zároveň znižujú spotrebu energie systému a elektromagnetické interferencie, čím sa zlepší celková stabilita.
Vplyv vysokofrekvenčného štartu a zastavenia na systém napájania
Časté začiatok ventilátorových motorov môže v systéme napájania spôsobiť prechodné kolísanie prúdu. Na udržanie stability napájacieho systému sú potrebné nasledujúce konfigurácie:
Zásadný zdroj DC so širokým rozsahom (napr. 12V/24V/48V) na podporu dynamických zaťaženia
Vstavaný modul regulácie monitorovania napätia a napätia v ovládači
TVS diódy na ochranu vôle v porte napájacieho vstupu
Kondenzátor Snubber Circuit na hladké spustenie prúdu
Napájací adaptér s dynamickou odozvou a ochrana pred obvodom
Rýchla odozva systému napájania určuje, či motor môže rýchlo získať požadovaný prúd počas každého štartu a udržiavať stabilný výstup.
Typické aplikačné scenáre pre vysokofrekvenčný štart a zastavenie
V nasledujúcich aplikáciách ventilátora musí motor ventilátora podporovať vysokofrekvenčnú prevádzku štartovania a zastavenia:
Ventilátor na reguláciu automatického tlaku (APAP)
Bilevel pozitívny tlak dýchacích ciest (BIPAP)
Nepretržitý pozitívny tlak dýchacích ciest (CPAP) a prepínanie režimu S
Vysoko prietokom kyslíka terapeutické zariadenie Dýchanie režimu
Prenosný záchranný ventilátor Rýchle prepínanie režimu
V týchto scenároch sa dýchanie pacienta dramaticky kolíše a vyžaduje reakciu zariadenia v reálnom čase. Preto sa vysokofrekvenčný spôsob štartu a zastavenia motora stáva kľúčovým indikátorom výkonu.
