Avainkomponenttina, joka tarjoaa ilmavirtausta hengitysjärjestelmissä, hengitysmoottori Usein on aloitettava ja lopetettava usein toiminnan aikana, riippuen potilaan hengitysnopeudesta ja tuuletustilasta. Erityisesti ilmanvaihtotila (kuten APAP, BIPAP ja CPAP) automaattisesti säätämisessä moottorin on oltava erittäin nopea vaste ja korkea toimintavakaus. Toistuvat aloitukset ja pysähtymiset voivat aiheuttaa usein muutoksia motorisessa hitauksessa, lämmön kertymisessä, mekaanisessa kuluessa ja sähköiskissä, mikä edellyttää monipuolista teknistä analyysiä ja tekniikan todentamista.
Sähköiset suorituskykyvaatimukset usein aloituksista ja pysähtymisestä
Moottorin on säilytettävä nopea lähtö- ja jarrutusominaisuudet usein alkamisen ja pysähtymisen aikana. Tärkeimmät suorituskyvyn indikaattorit sisältävät moottorin kelan iskunkestävyyden, ankkurireaktion nopeuden ja virran vaihtelun tukahduttamisen. Korkealaatuiset hengitysmoottorit käyttävät tyypillisesti harjattomia tasavirtamoottoreita (BLDC), jotka tarjoavat seuraavat sähköominaisuudet:
Vahva ohimenevä virrankäsittelykyky
Korkea aloitusmomentti
Aloitusaika alle 200 ms
Ohjausjärjestelmä pehmeän käynnistystoiminnolla
Ohjaimella on sisäänrakennettu PWM-nopeussääntö nykyisten nousujen estämiseksi
Suljetun silmukan ohjauspiirien (kuten Hall Effect -anturin tai kooderin palautteen) käyttäminen voi edelleen parantaa käynnistyksen tarkkuutta ja vasteen nopeutta varmistaen tarkan ilmanvaihdon hallinnan jopa korkean taajuuden aloitus-olosuhteissa.
Korkean taajuuden aloituspysäyksen vaikutus moottorin lämmönhallintaan
Jokaiseen aloitusprosessiin liittyy nykyisen ja energian muuntamisen nousu. Korkean taajuuden aloitus-olosuhteiden aikana moottorin käämitykset ovat alttiita jatkuvalle lämmön kertymiselle, mikä johtaa liiallisiin lämpötiloihin. Vakaan toiminnan varmistamiseksi vaaditaan seuraavat lämmönhallintastrategiat:
Korkealaatuiset eristysmateriaalit (luokka F tai korkeammat) suojaavat käämiä
Korkea lämmönjohtavuus Ydinmateriaalit parantavat lämmön häviämistä
Moottorin koteloiden suunnittelu alumiiniseos, jossa on lämmön hajoamis evät
Ohjaimella on integroitu lämpötilan havaitsemismoduuli reaaliaikaisen lämpötilan hallintaa varten
Yhdistettynä pakotettuun ilmajäähdytys- tai lämpöputken apujäähdytysjärjestelmiin
Jos lämmönhallintajärjestelmää ei ole suunniteltu oikein, moottori kärsii suorituskyvyn heikkenemisestä, lyhennetystä elinaikasta tai jopa uupumisesta ylikuumenemisen vuoksi.
Mekaaninen kestävyys usein aloitus-stop-olosuhteissa
Moottorit kokevat merkittävän mekaanisen iskun usein alkamisen ja pysähtymisen aikana, etenkin roottorin hitauden toistuvista muutoksista, jotka voivat aiheuttaa laakerin kulumisen, roottorin väärinkäytön ja juoksupyörän löystymisen. Korkealaatuiset hengitysmoottorit tarjoavat seuraavat mekaaniset edut:
Erityinen dynaaminen tasapainotus varmistaa vakaan roottorin toiminnan
Kuulalaakerit tai keraamiset laakerit kestävät korkeataajuisia värähtelyjä
Roottorin akselin ja kotelon välillä käytetään iskua imevää puskurisuunnittelua
Laakeri käyttöikä> 30 000 tuntia, tukemaan jatkuvaa aloituspysäytysoperaatiota
Moottorin akseli on varustettu tarkkaan tuulettimen juoksupyörällä löysämisen estämiseksi
Mekaanisen lujuuden suunnittelu vaatii korkeataajuista aloitus-pysäytystestausta (esim. Miljoonat syklit) prototyyppivaiheen aikana pitkäaikaisen vakaan toiminnan varmistamiseksi ilman rakenteellista väsymystä.
Ohjausstrategian optimointi parantaa vakautta
Hengitysmoottorin ohjausstrategialla on avainrooli toiminnassa usein aloitus-stop-olosuhteissa. Edistyneet ohjausjärjestelmät hyödyntävät tyypillisesti seuraavia tekniikoita:
Digitaalinen PID-suljetun silmukan nopeuden hallinta
Analoginen signaalin nolla-ylittämisen havaitseminen käynnistysstrategia
Suodatinpiirin suunnittelu harmonisten häiriöiden estämiseksi
Pehmeä aloitus- ja lopeta algoritmit mekaanisen iskun vähentämiseksi
Tehonkorvausalgoritmit korkeataajuisille aloitus- ja lopetusolosuhteille
Nämä ohjausstrategiat varmistavat nopean vasteen vähentäen samalla järjestelmän energiankulutusta ja sähkömagneettisia häiriöitä, mikä parantaa yleistä vakautta.
Korkean taajuuden käynnistyksen ja pysähtymisen vaikutus virransyöttöjärjestelmään
Henkilön moottorien usein aloittaminen voi aiheuttaa ohimeneviä virrankuormitusvaihteluita virtalähdejärjestelmässä. Sähköjärjestelmän vakauden ylläpitämiseksi tarvitaan seuraavat kokoonpanot:
Laajan tasavirtavirtalähde (esim. 12 V/24V/48 V) dynaamisten kuormitusten tukemiseksi
Sisäänrakennettu jännitevalvonta- ja jännitesäädemoduuli ohjaimessa
TVS -diodeja takaiskua varten Power Input -portissa
Kondensaattorin snubber -piiri soittimen sileäksi inrush -virta
Tehonsovitin, jolla on dynaaminen vaste ja oikosulku
Virtalähdejärjestelmän nopea vaste määrittää, pystyykö moottori nopeasti vaaditun virran jokaisen aloituksen aikana ja ylläpitää vakaa lähtö.
Tyypilliset sovellusskenaariot korkean taajuuden aloittamiseen ja lopettamiseen
Seuraavissa hengityslaitteiden sovelluksissa hengityslaitteen moottorin on tuettava korkeataajuista käynnistystä ja lopettamista:
Automaattinen paineessa säätelevä hengityslaite (APAP)
Bilevel -positiivinen hengitysteiden paine (BIPAP)
Jatkuva positiivinen hengitysteiden paine (CPAP) ja moodin kytkentä
Korkean virtauksen happihoitolaitteen hengitysliikenteen tila
Kannettava pelastus hengityslaitteen nopean tilan kytkentä
Näissä skenaarioissa potilaan hengitys vaihtelee dramaattisesti ja vaatii laitteelta reaaliaikaisen vastauksen. Siksi moottorin korkeataajuisesta käynnistyksestä ja pysäytyskyvystä tulee avainsuorituskyvyn indikaattori.
