空調(diào)用無刷直流電機(jī)FG 反饋失效案例淺析

李一宬 王澤寬 高 鵬 楊守武

格力電器(合肥)有限公司 安徽 合肥 230088

0 引言

無刷直流電機(jī)作為高能效空調(diào)核心部件之一,依靠其FG回路的精準(zhǔn)檢測,反饋至控制器進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié),以達(dá)到最佳工作狀態(tài),實(shí)現(xiàn)對房間空氣溫度的精準(zhǔn)調(diào)節(jié),在節(jié)能的同時(shí)提高舒適度。

筆者通過對無刷直流電機(jī)FG 反饋的故障模式進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,發(fā)現(xiàn)主要的故障來自于電機(jī)零部件設(shè)計(jì)可靠性與過程加工可靠性之間的兼容問題。

1 故障現(xiàn)象

此前無刷直流電機(jī)采用普通直角邊定位霍爾組件,過程操作存在易傾斜問題(圖1),實(shí)際生產(chǎn)使用過程中,反復(fù)出現(xiàn)霍爾傾斜造成的摩擦異響、耐壓不良和不啟動(dòng)故障。

圖1 電機(jī)結(jié)構(gòu)和整機(jī)裝配方式

2 失效模式

在主板生產(chǎn)和電機(jī)裝配過程中,普通直角邊定位霍爾組件,較難以控制組件裝配后的一致性,導(dǎo)致在空調(diào)整機(jī)使用電機(jī)的過程中,頻繁的出現(xiàn)如下失效模式：

2.1 轉(zhuǎn)子初始位置檢測漂移,啟動(dòng)不良;

2.2 霍爾組件接觸轉(zhuǎn)子,產(chǎn)生摩擦噪音不良;

2.3 霍爾元件接觸轉(zhuǎn)子,產(chǎn)生耐壓不良。

3 故障分析

此前生產(chǎn)使用的霍爾組件,其支架結(jié)構(gòu)為普通直角定位結(jié)構(gòu)。此中結(jié)構(gòu)霍爾組件,在生產(chǎn)裝配及周轉(zhuǎn)過程中,存在組件受力后定位傾斜問題,進(jìn)而出現(xiàn)上述不良問題。

4 失效案例

4.1 啟動(dòng)不良

整機(jī)通電啟動(dòng)測試時(shí),電機(jī)反復(fù)在檢測啟動(dòng)初始位置,表現(xiàn)為轉(zhuǎn)子小角度來回轉(zhuǎn)動(dòng),多次檢測未能正常啟動(dòng)后,整機(jī)報(bào)直流電機(jī)故障保護(hù)。經(jīng)驗(yàn)證,重新校正霍爾組件位置后,電機(jī)能夠正常運(yùn)行。人工模擬將其傾斜后,故障可復(fù)現(xiàn)。

4.2 噪音不良

整機(jī)通電啟動(dòng)測試時(shí),電機(jī)能夠運(yùn)轉(zhuǎn),但運(yùn)行是時(shí)存在摩擦異響問題。拆解后和明顯觀察到霍爾組件、轉(zhuǎn)子表面存在接觸摩擦痕跡(圖2)。

圖2 接觸摩擦

4.3 耐壓不良

整機(jī)進(jìn)行電氣安全檢測時(shí),出現(xiàn)耐壓不良現(xiàn)象。經(jīng)過程排查,確認(rèn)為電機(jī)耐壓不良。進(jìn)一步拆解復(fù)核,發(fā)現(xiàn)霍爾出現(xiàn)耐壓擊穿現(xiàn)象(圖3)。該現(xiàn)象是在摩擦噪音的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步磨損發(fā)展而來。

圖3 接觸摩擦

5 可靠性提升

結(jié)合插件霍爾和支架結(jié)構(gòu),將直角邊支架設(shè)計(jì),更改為雙邊凸臺(tái)加雙定位柱支撐定位(圖4)。相比普通的限高霍爾支架,增加了左右凸臺(tái)支撐和一側(cè)雙定位柱進(jìn)行定位。不但能夠?qū)崿F(xiàn)基本的限高要求,更能夠有效防止生產(chǎn)過程受力產(chǎn)生的定位漂移、傾斜問題,徹底解決生產(chǎn)過程存在的不可控因素,導(dǎo)致的過程及售后質(zhì)量投訴和維修。

圖4 雙邊凸臺(tái)定位

實(shí)際應(yīng)用此種結(jié)構(gòu)后的霍爾組件,未在出現(xiàn)過本文上述的故障問題,達(dá)到徹底杜絕的效果(圖5)。

圖5 雙邊定位應(yīng)用

對于定子結(jié)構(gòu)允許的情況下,亦可將三只霍爾支架設(shè)計(jì)成連體結(jié)構(gòu),不但能夠解決偏移、傾斜問題,亦可以提高生產(chǎn)效率。

6 結(jié)語

通過上霍爾組件實(shí)際應(yīng)用過程中失效因素的分析研究,除去過程制造因素外,零部件的設(shè)計(jì)對生產(chǎn)加工可靠性,有著至關(guān)重要的作用。

筆者通過對實(shí)際生產(chǎn)使用過程中反復(fù)出現(xiàn)的質(zhì)量問題調(diào)查及分析,得出了內(nèi)置板無刷直流電機(jī)霍爾組件結(jié)構(gòu)可靠不足的影響因素。因此建議各電機(jī)廠商在主板設(shè)計(jì)之初,重點(diǎn)考慮零部件設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu),在實(shí)際生產(chǎn)過程中的應(yīng)用可靠性。