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医疗器械采用变频器EMC不合格整改案例分享

嘉峪检测网 2025-06-08 17:30

导读:  某Ⅲ类医疗器械产品采用台达变频器DELTA VFD1A6MS21ANSAA,作为控制其内部电机按照技术参数进行无极调速控制,以满足其器械的技术参数的功能。但是,当此医疗器械的变频器启动的时候,将出现严重的电磁干扰,会导致辐射不合格,不满足医疗器械通标 YY 9706.1-2021(等同IEC 60601-1-2)的辐射限值。特此寻求外部第三方进行EMC整改,找到曾工进行特别加急处理。

概述
某Ⅲ类医疗器械产品采用台达变频器DELTA VFD1A6MS21ANSAA,作为控制其内部电机按照技术参数进行无极调速控制,以满足其器械的技术参数的功能。但是,当此医疗器械的变频器启动的时候,将出现严重的电磁干扰,会导致辐射不合格,不满足医疗器械通标 YY 9706.1-2021(等同IEC 60601-1-2)的辐射限值。特此寻求外部第三方进行EMC整改,找到曾工进行特别加急处理。

样品内部照片:

某器械产品的内部台达变频器实物图片

 

医疗器械采用变频器EMC不合格整改案例分享

 

医疗器械采用变频器EMC不合格整改案例分享


 

辐射不合格测试数据如下:

医疗器械采用变频器EMC不合格整改案例分享


 

 

一、问题简述

产品背景:使用台达 VFD1A6MS21ANSAA 变频器控制电机无极调速。

现象:变频器启动后,在30 MHz ~ 200 MHz区间,辐射超标明显。

限值依据:医疗器械通用标准 YY 9706.1-2021,10m法 Class A等级,限于医院使用。如果卖去诊所、家用则还要降低10dB限值,将更加严酷。

频段分析:从图中的数据,超标频段集中在35MHz~160MHz之间,76.36 MHz附近辐射尤其严重(>55 dBμV/m),而限值线在40 dBμV/m左右。

 

二、不合格原因与电磁原理分析
✅1. 变频器工作特性是EMC噪声源

VFD(变频器)采用 PWM(脉宽调制)技术,其 开关频率(几kHz~几十kHz)及高次谐波 广泛扩展到几十MHz以上;

特别是 IGBT/MOSFET 开关管产生的尖峰电压和电流,造成高速共模电流沿电机线、电源线、电缆屏蔽层传播形成天线效应,强烈辐射出去,导致辐射异常升高。

✅2. 共模电流形成强天线效应

另外,变频器的驱动电缆到电机线缆比较长,且没有良好屏蔽和接地,这样会在几十MHz区间形成 共模电流回路,辐射特别强;

电机、电缆接地差或浮空时,反射效应严重,加重共模干扰;

电机本体未屏蔽或接地不好,同样会造成直接辐射。

✅3. 滤波器缺失或失效

医疗设备多数体积紧凑,若未正确配置 EMI 滤波器(例如,线缆跨越滤波器、线缆前后级耦合)或滤波器选型不当,不能有效抑制共模/差模骚扰;

辐射高频段共模骚扰,传统滤波器对其抑制作用较弱,必须考虑加装高频镍锌铁氧体和X/Y电容等。

 

三、整改方案
✅ 1. 输入端加装专业级EMI滤波器(带共模抑制)

使用含有共模电感 + 差模电感 + X/Y 电容的滤波模块;

台达原装电源输入端 EMI 滤波器不足,额外使用如 Schaffner、TDK、Cosel 等专业滤波器;

滤波器靠近变频器,另外可靠接地、且低阻。

✅ 2. 变频器与电机间加装输出EMC滤波器(特别重要)

加装变频器输出滤波器(output sine filter 或 dv/dt filter),抑制IGBT开关所带的高频dv/dt干扰;

变频器输出端加共模扼流圈(common-mode choke) + 高频磁环包绕电机线;

高频铁氧体推荐使用 镍锌材质(NiZn),带宽较高(30–300MHz),多匝绕制以增强效果。

✅ 3. 加强屏蔽与接地

电机线采用屏蔽电缆,并在变频器端和电机端 360°环形压接屏蔽层(不能只是点接);

电机金属壳体、变频器金属外壳均与接地系统可靠连接;

电机与控制长线缆靠近参考地平面,勿悬空或靠近外壳边缘传播。

✅ 4. 降低开关频率,优化PWM参数(软件层)

适当降低PWM开关频率(如从16kHz改为8kHz满足性能前提);

优化其PWM斜率,减缓电压上升/下降沿,减轻高频谐波量;

调整dv/dt控制技术。

✅ 5. 屏蔽外壳/罩、机壳屏蔽涂层(结构层)

对电机、变频器、电源模块加金属屏蔽盒或屏蔽罩;

机箱内层贴导电屏蔽材料(如导电布、镍铜箔、屏蔽涂料);

信号线穿金属管走线或包绕高频磁环。

 

四、添加整改方案后测试数据

台达变频器DELTA VFD1A6MS21ANSAA辐射合格测试数据

 

医疗器械采用变频器EMC不合格整改案例分享

 

来源:Internet

关键词: 医疗器械 变频器

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