Ventilatör sistemlerinde hava akışı sağlayan temel bir bileşen olarak ventilatör motoru Hastanın solunum hızına ve havalandırma moduna bağlı olarak genellikle çalışma sırasında sık sık başlaması ve durması gerekir. Özellikle havalandırma modlarının (APAP, BIPAP ve CPAP gibi) otomatik olarak ayarlanmasında, motor son derece hızlı tepki ve yüksek operasyonel stabilite sergilemelidir. Sık başlangıçlar ve duraklar, motor ataleti, ısı birikimi, mekanik aşınma ve elektrik şokunda sık değişikliklere neden olabilir, bu da çok yönlü teknik analiz ve mühendislik doğrulaması gerektirir.
Sık başlangıçlar ve duraklar için elektriksel performans gereksinimleri
Motor, sık başlangıçlar ve duraklar sırasında hızlı başlangıç ve frenleme özelliklerini korumalıdır. Anahtar performans göstergeleri, motorun bobin şok direnci, armatür reaksiyon hızı ve akım dalgalanma baskılanmasını içerir. Yüksek kaliteli ventilatör motorları tipik olarak aşağıdaki elektriksel özellikleri sunan fırçasız DC motorları (BLDC'ler) kullanır:
Güçlü geçici akım taşıma kapasitesi
Yüksek başlangıç torku
200 ms'den az başlangıç saati
Yumuşak başlangıç fonksiyonu ile kontrol sistemi
Denetleyici, mevcut dalgalanmaları önlemek için yerleşik PWM hız düzenlemesine sahiptir
Kapalı döngü kontrol devreleri (salon efekt sensörü veya kodlayıcı geri bildirimi gibi) kullanmak, başlangıç-durma doğruluğunu ve tepki hızını daha da artırabilir ve yüksek frekanslı başlangıç stop koşullarında bile hassas havalandırma kontrolü sağlayabilir.
Yüksek frekanslı başlangıç durağının motor termal yönetimi üzerindeki etkisi
Her başlangıç-durma sürecine, mevcut ve enerji dönüşümünde bir artış eşlik eder. Yüksek frekanslı başlangıç-stop koşulları sırasında, motor sargılar sürekli ısı birikimine eğilimlidir ve aşırı sıcaklıklara yol açar. Kararlı çalışmayı sağlamak için aşağıdaki termal yönetim stratejileri gereklidir:
Yüksek dereceli yalıtım malzemeleri (Sınıf F veya üstü) sargıları koruyun
Yüksek Termal İletkenlik Çekirdek Malzemeleri Isı dağılma verimliliğini artırdı
Isı dağılma yüzgeçli alüminyum alaşım kullanan bir motor gövde tasarımı
Kontrolörün gerçek zamanlı sıcaklık kontrolü için entegre bir sıcaklık algılama modülü var
Zorla hava soğutma veya ısı borusu yardımcı soğutma sistemleri ile birlikte
Termal yönetim sistemi düzgün bir şekilde tasarlanmamışsa, motor performans bozulmasına, kısaltılmış ömrü veya hatta aşırı ısınma nedeniyle tükenmişliğe maruz kalacaktır.
Sık başlangıç durak koşullarında mekanik dayanıklılık
Motorlar, özellikle rotor atalığında sık sık yapılan değişikliklerden, rotor ataletindeki sıklıkta, rotor yanlış hizalamasına ve pervane gevşemeye neden olabilecek sık sık başlangıç ve duraklar sırasında önemli mekanik şok yaşarlar. Yüksek kaliteli ventilatör motorları aşağıdaki mekanik avantajları sunar:
Yüksek hassasiyetli dinamik dengeleme, kararlı rotor çalışması sağlar
Top rulmanları veya seramik rulmanlar yüksek frekanslı titreşimlere dayanır
Rotor mili ile muhafaza arasında şok emici bir tampon tasarımı kullanılır
Yatma Yaşamı> 30.000 saat, sürekli başlangıç stop işlemini desteklemek
Motor şaft, gevşemeyi önlemek için yüksek hassasiyetli bir fan pervanesi ile donatılmıştır.
Mekanik mukavemet tasarımı, prototip fazı sırasında yapısal yorgunluk olmadan uzun süreli kararlı çalışma sağlamak için yüksek frekanslı başlangıç-stop testi (örn. Milyonlarca döngü) gerektirir.
Kontrol stratejisi optimizasyonu istikrarı artırır
Bir ventilatör motorunun kontrol stratejisi, sık başlangıç durak koşulları altında çalışmada önemli bir rol oynar. Gelişmiş kontrol sistemleri tipik olarak aşağıdaki teknolojileri kullanır:
Dijital PID kapalı döngü hız kontrolü
Analog sinyal sıfır geçişli algılama stratejisi
Harmonik paraziti önlemek için filtre devre tasarımı
Mekanik şoku azaltmak için yumuşak başlangıç ve durdurma algoritmaları
Yüksek frekanslı başlangıç ve durdurma koşulları için güç telafisi algoritmaları
Bu kontrol stratejileri, sistem enerji tüketimini ve elektromanyetik paraziti azaltırken hızlı tepki sağlar, böylece genel stabiliteyi artırır.
Yüksek frekanslı başlangıç ve durdurmanın güç kaynağı sistemi üzerindeki etkisi
Ventilatör motorlarının sık sık çalıştırılması, güç kaynağı sisteminde geçici akım yük dalgalanmalarına neden olabilir. Güç sistemi stabilitesini korumak için aşağıdaki yapılandırmalar gereklidir:
Dinamik yükleri desteklemek için geniş menzilli bir DC giriş güç kaynağı (örn. 12V/24V/48V)
Kontrolörde yerleşik bir voltaj izleme ve voltaj regülasyon modülü
Güç giriş bağlantı noktasında geri tepme koruması için TV'ler diyotlar
Başlangıçta pürüzsüz akım için bir kapasitör snubber devresi
Dinamik yanıt ve kısa devre koruması olan bir güç adaptörü
Güç kaynağı sisteminin hızlı yanıtı, motorun her başlangıç sırasında gerekli akımı hızlı bir şekilde elde edip edemeyeceğini ve sabit çıktıyı koruyabileceğini belirler.
Yüksek frekanslı başlangıç ve durma için tipik uygulama senaryoları
Aşağıdaki ventilatör uygulamalarında, ventilatör motoru yüksek frekanslı başlatma ve durdurma işlemini desteklemelidir:
Otomatik Basınç Düzenleyici Ventilatör (APAP)
Bilevel Pozitif Hava Yolu Basıncı (BIPAP)
Sürekli Pozitif Hava Yolu Basıncı (CPAP) ve Mod S Anahtarlama
Yüksek akışlı oksijen terapi cihazı solunum tetikleme modu
Taşınabilir Kurtarma Ventilatör Hızlı Mod Anahtarlama
Bu senaryolarda, hastanın nefes alması önemli ölçüde dalgalanır ve cihazdan gerçek zamanlı yanıt gerektirir. Bu nedenle, motorun yüksek frekanslı başlatma ve durdurma özelliği önemli bir performans göstergesi haline gelir.
