ในสภาพแวดล้อมทางอุตสาหกรรมที่รุนแรงซึ่งมีความชื้นสูง ละอองน้ำ การฉีดด้วยแรงดันสูง หรือแม้แต่จมอยู่ใต้น้ำ อุปกรณ์ไฟฟ้าธรรมดามีความไวสูงต่อการพังทลายของฉนวน การเกิดสนิมภายใน หรือการลัดวงจรเนื่องจากความชื้นเข้าไป เพื่อให้มั่นใจในความน่าเชื่อถือในการปฏิบัติงานสูงภายใต้สภาวะที่ไม่เอื้ออำนวยเหล่านี้ หน่วยส่งกำลังที่มีกระบวนการปิดผนึกและการรักษาพื้นผิวแบบพิเศษจึงมีความจำเป็น
โครงสร้างการซีลและกลไกการกันน้ำแบบไดนามิก
แกนหลักของวิศวกรรมที่มีสเปคสูง มอเตอร์ไฟฟ้ากันน้ำ อยู่ที่การออกแบบโครงสร้างของตัวเรือนและการปิดผนึกแบบไดนามิกของเพลาหมุน
ตามมาตรฐานของ International Electrotechnical Commission (IEC) ความสามารถในการป้องกันของเหลวของอุปกรณ์จะถูกวัดปริมาณตามระดับ IP (Ingress Protection) อุปกรณ์ป้องกันน้ำกระเซ็นทั่วไปมักจะสูงถึง IP55 หรือ IP65 ในขณะที่การทำงานอย่างต่อเนื่องภายใต้การทำความสะอาดแรงดันสูงหรือสภาพแวดล้อมใต้น้ำต้องใช้มาตรฐานระดับอุตสาหกรรมที่ IP67 (การจุ่มในระยะสั้น) หรือ IP68 (การจุ่มใต้น้ำอย่างต่อเนื่อง)
ในระดับโครงสร้างทางกล อุปสรรคสำคัญในการซึมผ่านของของไหล ได้แก่:
- การปิดผนึกแบบคงที่: โอริงความยืดหยุ่นสูง (FKM) หรือยางไนไตรล์ (NBR) ถูกนำมาใช้ที่ข้อต่อท่อ การเชื่อมต่อที่ฝาท้าย และช่องเสียบสายเคเบิล วัสดุเหล่านี้มีคุณสมบัติต่อต้านริ้วรอยและทนต่อการกัดกร่อนเป็นพิเศษ โดยเติมเต็มช่องว่างเล็กๆ น้อยๆ ในการตัดเฉือนโลหะได้อย่างสมบูรณ์ภายใต้แรงอัดของสลักเกลียวที่ขันให้แน่น
- การปิดผนึกเพลาแบบไดนามิก: เพลาหลักที่หมุนอยู่คือบริเวณที่ของเหลวเข้าไปได้ง่ายที่สุด โดยทั่วไปหน่วยสมรรถนะสูงจะได้รับการกำหนดค่าด้วยซีลน้ำมันกรอบริมฝีปากคู่หรือโครงสร้างซีลเขาวงกต เมื่อแบริ่งหมุนด้วยความเร็วสูง ช่องว่างทางเรขาคณิตของซีลเขาวงกตจะใช้แรงเหวี่ยงเพื่อเหวี่ยงของเหลวที่พยายามซึมเข้าไป โดยทำงานร่วมกับจาระบีทนน้ำเพื่อรักษาสุญญากาศระหว่างการทำงาน
- การป้องกันรายการสายเคเบิล: ขั้วต่อเอาต์พุตของสายไฟใช้เคเบิลแกลนด์กันน้ำ เสริมด้วยการห่อหุ้มอีพอกซีเรซิน วิธีนี้จะตัดเส้นทางไม่ให้ความชื้นเข้าสู่ตัวเครื่องภายในผ่านการดูดของเส้นเลือดฝอยตามแนวเส้นลวดทองแดง
ความแตกต่างทางเทคนิคระหว่างสถาปัตยกรรมแบบมีแปรงและแบบไม่มีแปรงในการใช้งานแบบกันน้ำ
ภายในระบบไฟฟ้ากระแสตรงนั้น มอเตอร์กระแสตรงกันน้ำ ส่วนใหญ่จะแบ่งออกเป็นเส้นทางทางเทคนิคแบบแปรงและแบบไม่มีแปรง ความแตกต่างเชิงโครงสร้างระหว่างทั้งสองจะกำหนดอายุการใช้งานและวงจรการบำรุงรักษาในสภาพแวดล้อมที่ชื้น
เนื่องจากยูนิต DC แบบมีแปรงถ่านอาศัยแรงเสียดทานทางกลระหว่างแปรงคาร์บอนและตัวสับเปลี่ยน จึงสร้างประกายไฟทางไฟฟ้าเล็กน้อยและเศษฝุ่นคาร์บอนระหว่างการทำงาน สถาปัตยกรรมนี้ต้องการให้ตัวเรือนภายในยังคงแห้งอยู่ ทำให้มีความต้องการอย่างมากต่อความต้านทานการสึกหรอของส่วนประกอบการซีล หากซีลเพลาไดนามิกมีการรั่วไหลเล็กน้อยเนื่องจากการเสียดสีในระยะยาว ส่วนผสมของความชื้นภายในและฝุ่นคาร์บอนจะลดความต้านทานของฉนวนทันที ส่งผลให้มอเตอร์ไหม้
ในทางตรงกันข้าม มอเตอร์ไร้แปรงถ่านกันน้ำ มีข้อดีทางโครงสร้างโดยธรรมชาติในการป้องกันการบุกรุกของของเหลว สถาปัตยกรรมแบบไร้แปรงถ่านช่วยขจัดแปรงคาร์บอนเชิงกล โดยยึดขดลวดคอยล์เข้ากับสเตเตอร์ในขณะที่แม่เหล็กถาวรวางอยู่บนโรเตอร์ ซึ่งหมายความว่าส่วนประกอบทางไฟฟ้าที่สำคัญที่สุด (ขดลวดสเตเตอร์และวงจรอิเล็กทรอนิกส์) ยังคงอยู่กับที่
ในระหว่างการผลิต ส่วนสเตเตอร์สามารถผ่านการจุ่มวานิชแบบสุญญากาศหรือการห่อหุ้มวัสดุฉนวนโพลีเมอร์สูงได้ แม้ว่าจะมีความชื้นซึมเล็กน้อยเกิดขึ้นที่เคสด้านนอก ขดลวดและแม่เหล็กที่ห่อหุ้มอย่างแน่นหนายังคงได้รับการปกป้องจากการกัดเซาะของของเหลว สิ่งนี้ทำให้ มอเตอร์ bldc กันน้ำ ตัวเลือกพลังงานที่ต้องการสำหรับหุ่นยนต์ใต้น้ำ เครื่องขับดันทางทะเล และเครื่องจักรอัตโนมัติกลางแจ้ง
การเปรียบเทียบพารามิเตอร์ระบบไฟฟ้าแรงดันต่ำและหน่วยกันน้ำขนาดเล็ก
ในการประกอบภาคอุตสาหกรรมและการบูรณาการอุปกรณ์เชิงปฏิบัติ มอเตอร์ 12v กันน้ำ มีการใช้งานกันอย่างแพร่หลายในระบบส่งสัญญาณกลางแจ้งแบบพกพาและเคลื่อนที่ต่างๆ เนื่องจากมีคุณลักษณะแรงดันไฟฟ้าที่ปลอดภัย ตารางต่อไปนี้แสดงการเปรียบเทียบตัวชี้วัดประสิทธิภาพหลักและสถานการณ์การใช้งานสำหรับหน่วยจ่ายไฟกันน้ำในระดับต่างๆ:
| ตัวชี้วัดทางเทคนิคและพารามิเตอร์ | ยูนิต DC ป้องกันน้ำกระเซ็นมาตรฐาน | เครื่องฉีดน้ำแรงดันสูงอุตสาหกรรมแบบไร้แปรงถ่าน | หน่วย BLDC ใต้น้ำลึก |
| มาตรฐานการกำหนดค่าหลัก | มอเตอร์กระแสตรงกันน้ำ | มอเตอร์ bldc กันน้ำ | มอเตอร์ไร้แปรงถ่านกันน้ำ |
| แรงดันไฟฟ้า (V) | 12/24 | 12/24 / 48 | 12/24 / 48 |
| ระดับการป้องกันมาตรฐาน | IP65 | IP66 / IP67 | IP68 |
| วัสดุแบริ่ง | โล่กันฝุ่นสองด้านเหล็กแบริ่งพรีเมี่ยม | ตลับลูกปืนกันน้ำมันแบบปิดผนึก / ตลับลูกปืนสแตนเลส | แบริ่งสแตนเลสความแข็งแรงสูง/แบริ่งเซรามิก |
| ชั้นฉนวน | คลาส B (130 องศาเซลเซียส) | คลาส F (155 องศาเซลเซียส) | คลาส H (180 องศาเซลเซียส) |
| สภาพแวดล้อมการใช้งานทั่วไป | ฝนกลางแจ้ง, เครื่องจักรชลประทานการเกษตร | การล้างด้วยแรงดันสูงในการแปรรูปอาหาร อุปกรณ์ภายนอกยานพาหนะ | อุปกรณ์ใต้น้ำ, เครื่องทำความสะอาดมืออาชีพ, ปั๊มจุ่ม |
การเปรียบเทียบพารามิเตอร์แสดงให้เห็นว่าในขณะที่ข้อกำหนดในการป้องกันเพิ่มขึ้นจากการกันน้ำกระเซ็น (IP65) ไปสู่การจมน้ำอย่างต่อเนื่อง (IP68) หน่วยส่งกำลังจะได้รับการอัพเกรดไม่เพียงแต่ในการกำหนดค่าการปิดผนึกเท่านั้น แต่ยังรวมถึงวัสดุแบริ่งภายในและพิกัดฉนวนของขดลวด (เช่นคลาส H) เพื่อให้ทนทานต่อความต้านทานแรงเฉือนของของไหลและการเปลี่ยนแปลงในสภาวะการกระจายความร้อน
ผลกระทบเชิงระบบของการเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการต่อความเสถียรในการทำงานและการกระจายความร้อน
ภายในเคสที่ปิดสนิท การกระจายความร้อนถือเป็นคอขวดทางเทคนิคที่สำคัญ เนื่องจากความร้อนไม่สามารถกระจายออกไปผ่านการหมุนเวียนอากาศภายในได้ จึงมีประสิทธิภาพสูง มอเตอร์ bldc กันน้ำ อาศัยการนำความร้อนผ่านพื้นผิวตัวเรือนไปยังตัวกลางโดยรอบเป็นหลัก เช่น การไหลของอากาศหรือของเหลว
เพื่อป้องกันการควบแน่นที่เกิดจากความแตกต่างของอุณหภูมิภายในตัวเครื่อง การออกแบบระดับไฮเอนด์จึงรวมวาล์วระบายอากาศแบบกันน้ำไว้บนตัวเครื่อง วาล์วระบายอากาศนี้ใช้วัสดุเมมเบรนโพลีเตตร้าฟลูออโรเอทิลีน (ePTFE) แบบขยาย ซึ่งบล็อกโมเลกุลของน้ำของเหลวไม่ให้ไหลผ่าน ในขณะเดียวกันก็ปล่อยให้โมเลกุลของก๊าซขยายตัวโดยความร้อนภายในหลบหนีออกไป สิ่งนี้จะรักษาสมดุลของความดันอากาศภายในและภายนอก ป้องกันวงจรอุณหภูมิสูงและต่ำจากการทำลายโครงสร้างปากของวงแหวนซีลแบบไดนามิก
ด้วยการใช้ตัวเรือนอลูมิเนียมอัลลอยด์การนำความร้อนสูง กระบวนการห่อหุ้มสุญญากาศ และเพลาสแตนเลสที่ป้องกันการกัดกร่อน หน่วยส่งกำลังที่มีการป้องกันสูงที่ทันสมัย บรรลุการทำงานระยะยาวโดยปราศจากข้อผิดพลาดในสภาพแวดล้อมที่ชื้นและขึ้นน้ำลงโดยไม่สูญเสียความหนาแน่นของพลังงาน แก้ไขปัญหาการหยุดทำงานที่เกิดจากความชื้นในสิ่งแวดล้อมที่มากเกินไปได้อย่างสมบูรณ์
