空調用無刷直流電機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

無刷直流電機作為高能效空調核心部件之一,依靠其FG回路的精準檢測,反饋至控制器進行實時調節,以達到最佳工作狀態,實現對房間空氣溫度的精準調節,在節能的同時提高舒適度。

筆者通過對無刷直流電機FG 反饋的故障模式進行統計分析,發現主要的故障來自于電機零部件設計可靠性與過程加工可靠性之間的兼容問題。

1 故障現象

此前無刷直流電機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),實際生產使用過程中,反復出現霍爾傾斜造成的摩擦異響、耐壓不良和不啟動故障。

圖1 電機結構和整機裝配方式

2 失效模式

在主板生產和電機裝配過程中,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,導致在空調整機使用電機的過程中,頻繁的出現如下失效模式：

2.1 轉子初始位置檢測漂移,啟動不良;

2.2 霍爾組件接觸轉子,產生摩擦噪音不良;

2.3 霍爾元件接觸轉子,產生耐壓不良。

3 故障分析

此前生產使用的霍爾組件,其支架結構為普通直角定位結構。此中結構霍爾組件,在生產裝配及周轉過程中,存在組件受力后定位傾斜問題,進而出現上述不良問題。

4 失效案例

4.1 啟動不良

整機通電啟動測試時,電機反復在檢測啟動初始位置,表現為轉子小角度來回轉動,多次檢測未能正常啟動后,整機報直流電機故障保護。經驗證,重新校正霍爾組件位置后,電機能夠正常運行。人工模擬將其傾斜后,故障可復現。

4.2 噪音不良

整機通電啟動測試時,電機能夠運轉,但運行是時存在摩擦異響問題。拆解后和明顯觀察到霍爾組件、轉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

整機進行電氣安全檢測時,出現耐壓不良現象。經過程排查,確認為電機耐壓不良。進一步拆解復核,發現霍爾出現耐壓擊穿現象(圖3)。該現象是在摩擦噪音的基礎上,進一步磨損發展而來。

圖3 接觸摩擦

5 可靠性提升

結合插件霍爾和支架結構,將直角邊支架設計,更改為雙邊凸臺加雙定位柱支撐定位(圖4)。相比普通的限高霍爾支架,增加了左右凸臺支撐和一側雙定位柱進行定位。不但能夠實現基本的限高要求,更能夠有效防止生產過程受力產生的定位漂移、傾斜問題,徹底解決生產過程存在的不可控因素,導致的過程及售后質量投訴和維修。

圖4 雙邊凸臺定位

實際應用此種結構后的霍爾組件,未在出現過本文上述的故障問題,達到徹底杜絕的效果(圖5)。

圖5 雙邊定位應用

對于定子結構允許的情況下,亦可將三只霍爾支架設計成連體結構,不但能夠解決偏移、傾斜問題,亦可以提高生產效率。

6 結語

通過上霍爾組件實際應用過程中失效因素的分析研究,除去過程制造因素外,零部件的設計對生產加工可靠性,有著至關重要的作用。

筆者通過對實際生產使用過程中反復出現的質量問題調查及分析,得出了內置板無刷直流電機霍爾組件結構可靠不足的影響因素。因此建議各電機廠商在主板設計之初,重點考慮零部件設計結構,在實際生產過程中的應用可靠性。