空调用无刷直流电机FG 反馈失效案例浅析

李一宬 王泽宽 高 鹏 杨守武

格力电器(合肥)有限公司 安徽 合肥 230088

0 引言

无刷直流电机作为高能效空调核心部件之一,依靠其FG回路的精准检测,反馈至控制器进行实时调节,以达到最佳工作状态,实现对房间空气温度的精准调节,在节能的同时提高舒适度。

笔者通过对无刷直流电机FG 反馈的故障模式进行统计分析,发现主要的故障来自于电机零部件设计可靠性与过程加工可靠性之间的兼容问题。

1 故障现象

此前无刷直流电机采用普通直角边定位霍尔组件,过程操作存在易倾斜问题(图1),实际生产使用过程中,反复出现霍尔倾斜造成的摩擦异响、耐压不良和不启动故障。

图1 电机结构和整机装配方式

2 失效模式

在主板生产和电机装配过程中,普通直角边定位霍尔组件,较难以控制组件装配后的一致性,导致在空调整机使用电机的过程中,频繁的出现如下失效模式：

2.1 转子初始位置检测漂移,启动不良;

2.2 霍尔组件接触转子,产生摩擦噪音不良;

2.3 霍尔元件接触转子,产生耐压不良。

3 故障分析

此前生产使用的霍尔组件,其支架结构为普通直角定位结构。此中结构霍尔组件,在生产装配及周转过程中,存在组件受力后定位倾斜问题,进而出现上述不良问题。

4 失效案例

4.1 启动不良

整机通电启动测试时,电机反复在检测启动初始位置,表现为转子小角度来回转动,多次检测未能正常启动后,整机报直流电机故障保护。经验证,重新校正霍尔组件位置后,电机能够正常运行。人工模拟将其倾斜后,故障可复现。

4.2 噪音不良

整机通电启动测试时,电机能够运转,但运行是时存在摩擦异响问题。拆解后和明显观察到霍尔组件、转子表面存在接触摩擦痕迹(图2)。

图2 接触摩擦

4.3 耐压不良

整机进行电气安全检测时,出现耐压不良现象。经过程排查,确认为电机耐压不良。进一步拆解复核,发现霍尔出现耐压击穿现象(图3)。该现象是在摩擦噪音的基础上,进一步磨损发展而来。

图3 接触摩擦

5 可靠性提升

结合插件霍尔和支架结构,将直角边支架设计,更改为双边凸台加双定位柱支撑定位(图4)。相比普通的限高霍尔支架,增加了左右凸台支撑和一侧双定位柱进行定位。不但能够实现基本的限高要求,更能够有效防止生产过程受力产生的定位漂移、倾斜问题,彻底解决生产过程存在的不可控因素,导致的过程及售后质量投诉和维修。

图4 双边凸台定位

实际应用此种结构后的霍尔组件,未在出现过本文上述的故障问题,达到彻底杜绝的效果(图5)。

图5 双边定位应用

对于定子结构允许的情况下,亦可将三只霍尔支架设计成连体结构,不但能够解决偏移、倾斜问题,亦可以提高生产效率。

6 结语

通过上霍尔组件实际应用过程中失效因素的分析研究,除去过程制造因素外,零部件的设计对生产加工可靠性,有着至关重要的作用。

笔者通过对实际生产使用过程中反复出现的质量问题调查及分析,得出了内置板无刷直流电机霍尔组件结构可靠不足的影响因素。因此建议各电机厂商在主板设计之初,重点考虑零部件设计结构,在实际生产过程中的应用可靠性。