Som en nyckelkomponent som tillhandahåller luftflöde i ventilatorsystem, ventilmotor behöver ofta starta och stoppa ofta under drift, beroende på patientens andningsfrekvens och ventilationsläge. Speciellt vid automatiskt justering av ventilationslägen (såsom APAP, BIPAP och CPAP) måste motorn uppvisa extremt snabbt svar och hög driftsstabilitet. Ofta startar och stopp kan orsaka ofta förändringar i motorströghet, värmeansamling, mekanisk slitage och elektrisk chock, vilket kräver mångfacetterad teknisk analys och teknisk verifiering.
Elektriska prestandakrav för ofta startar och stopp
Motorn måste upprätthålla snabba start- och bromsförmågor under ofta startar och stopp. Nyckelprestanda indikatorer inkluderar motorns spolchockmotstånd, ankarreaktionshastighet och nuvarande fluktuationsundertryckning. Ventilatormotorer av hög kvalitet använder vanligtvis borstlösa DC-motorer (BLDC), som erbjuder följande elektriska egenskaper:
Stark övergående nuvarande hanteringsförmåga
Högt startmoment
Starttid mindre än 200 ms
Kontrollsystem med mjukstartfunktion
Styrenheten har inbyggd PWM-hastighetsreglering för att förhindra aktuella överspänningar
Att använda kontrollkretsar med sluten slinga (såsom Hall Effect-sensor eller kodaråterkoppling) kan ytterligare förbättra startstoppens noggrannhet och svarshastighet, vilket säkerställer exakt ventilationskontroll även under högfrekventa startstoppförhållanden.
Effekterna av högfrekventa startstopp på motorisk termisk hantering
Varje start-stopp-process åtföljs av en ökning av nuvarande och energikonvertering. Under högfrekventa startstoppförhållanden är motorlindningarna benägna att kontinuerlig värmeansamling, vilket leder till överdrivna temperaturer. För att säkerställa stabil drift krävs följande termiska hanteringstrategier:
Högklassig isoleringsmaterial (klass F eller högre) skyddar lindningarna
Kärnmaterial med hög värmeledningsförmåga förbättrar värmeavledningseffektiviteten
En motorhusdesign med aluminiumlegering med värmeavledningsfenor
Styrenheten har en integrerad temperaturdetekteringsmodul för realtidstemperaturkontroll
Kombinerat med tvångsluftkylning eller värmeledning av kylningssystem
Om det termiska hanteringssystemet inte är korrekt utformat kommer motorn att drabbas av prestanda, förkortad livslängd eller till och med utbrändhet på grund av överhettning.
Mekanisk hållbarhet under ofta startstoppförhållanden
Motorer upplever betydande mekanisk chock under ofta startar och stopp, särskilt från de ofta förändringarna i rotortröghet, vilket kan orsaka bärande slitage, rotor -felinställning och impeller som lossnar. Ventilatormotorer av hög kvalitet erbjuder följande mekaniska fördelar:
Dynamisk balansering med hög precision säkerställer stabil rotordrift
Kullager eller keramiska lager tål högfrekventa vibrationer
En chockabsorberande buffertkonstruktion används mellan rotoraxeln och huset
Lär liv> 30 000 timmar och stödjer kontinuerlig startstoppoperation
Motoraxeln är utrustad med en högprecisionsfläkthjul för att förhindra att det lossnar
Mekanisk styrka design kräver högfrekventa startstoppning (t.ex. miljoner cykler) under prototypfasen för att säkerställa långvarig stabil drift utan strukturell trötthet.
Kontrollstrategioptimering förbättrar stabiliteten
Kontrollstrategin för en ventilatormotor spelar en nyckelroll för att arbeta under ofta start-stoppförhållanden. Avancerade kontrollsystem använder vanligtvis följande tekniker:
Digital PID stängd slinghastighetskontroll
Analog signal nollkorsande detekteringsstartstrategi
Filterkretsdesign för att förhindra harmonisk störning
Mjuka start- och stoppalgoritmer för att minska mekanisk chock
Kraftkompensationsalgoritmer för högfrekventa start- och stoppförhållanden
Dessa kontrollstrategier säkerställer snabbt svar samtidigt som systemförbrukningen minskar systemet och elektromagnetisk störning och därmed förbättrar den totala stabiliteten.
Påverkan av högfrekventa start och stopp på strömförsörjningssystemet
Ofta start av ventilatormotorer kan orsaka övergående strömbelastningsfluktuationer i strömförsörjningssystemet. För att upprätthålla kraftsystemets stabilitet krävs följande konfigurationer:
En bredvid DC-ingångs strömförsörjning (t.ex. 12V/24V/48V) för att stödja dynamiska belastningar
En inbyggd spänningsövervakning och spänningsregleringsmodul i styrenheten
TVS -dioder för återfallsskydd vid kraftinmatningsporten
En kondensator snubberkrets för att smidig start inluskström
En kraftadapter med dynamiskt svar och kortslutningsskydd
Strömförsörjningssystemets snabba svar avgör om motorn snabbt kan erhålla den erforderliga strömmen under varje start och upprätthålla stabil utgång.
Typiska applikationsscenarier för högfrekventa start och stopp
I följande ventilatorapplikationer måste ventilatormotorn stödja högfrekvensstart och stoppa drift:
Automatisk tryckreglerande ventilator (APAP)
Bilevel Positive Airway Pressure (BIPAP)
Kontinuerligt positivt luftvägstryck (CPAP) och läge S -växling
Högflödes syrebehandlingsenhetens andningsläge
Bärbar räddningsventilator RAPID MODE SWITCHING
I dessa scenarier fluktuerar patientens andning dramatiskt, vilket kräver realtidsrespons från enheten. Därför blir motorns högfrekventa start- och stoppförmåga en viktig prestandaindikator.
