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如何解決直流有刷電機(jī)的噪聲來(lái)源?-KIA MOS管

信息來(lái)源:本站 日期:2021-12-29 

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如何解決直流有刷電機(jī)的噪聲來(lái)源?-KIA MOS管


電機(jī)作為許多產(chǎn)品的重要組成部分,例如掃地機(jī),吸塵器,電子門鎖,汽車上的雨刮、空調(diào)壓縮機(jī)以及其他各種電動(dòng)類產(chǎn)品等,電機(jī)電磁輻射問(wèn)題也關(guān)乎產(chǎn)品的電磁輻射能否達(dá)標(biāo),常見(jiàn)的電機(jī)可分為有刷電機(jī)和無(wú)刷電機(jī),本文將主要圍繞直流有刷電機(jī)的噪聲來(lái)源進(jìn)行分析并提出相應(yīng)的解決對(duì)策及實(shí)際案例分享。


有刷電機(jī)原理

根據(jù)左手定則,伸開(kāi)左手,讓磁感線穿入手心(手心對(duì)準(zhǔn)N極,手背對(duì)準(zhǔn)S極),四指指向電流方向,那么大拇指的方向就是導(dǎo)體受力方向。


S和N為永磁體,此時(shí)線圈在磁場(chǎng)中受力的作用沿順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng),由于換向器的存在,在線圈轉(zhuǎn)動(dòng)180°后線圈的電流依舊是左邊流入右邊流出,線圈保持沿順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)。


當(dāng)線圈和換向器變?yōu)閮山M,三組甚至更多之后,就是我們常見(jiàn)的有刷電機(jī)。所以,有刷電機(jī)的常見(jiàn)結(jié)構(gòu)主要為:永磁體(定子)+線圈繞組(轉(zhuǎn)子)+換向器+碳刷,電流流向?yàn)椋弘娫凑龢O--碳刷--線圈繞組--碳刷--電源負(fù)極。


電機(jī)輻射分析

電機(jī)在工作過(guò)程中,換向器不停地轉(zhuǎn)動(dòng),在這個(gè)過(guò)程中換向片與碳刷之間會(huì)不停地快速地摩擦,進(jìn)而產(chǎn)生拉電弧現(xiàn)象,電弧產(chǎn)生高頻噪聲,高頻噪聲通過(guò)電機(jī)引線和電機(jī)縫隙向外輻射。


一般電機(jī)都有金屬外殼,可以對(duì)電機(jī)內(nèi)部通過(guò)空間輻射的噪聲進(jìn)行屏蔽和吸收,但是還有通過(guò)電機(jī)引線輻射出來(lái)的噪聲,需要考慮對(duì)電機(jī)引線進(jìn)行處理,例如在電機(jī)的結(jié)構(gòu)中增加一塊濾波小板,通過(guò)濾波小板將電機(jī)引線與外部引線隔離,減少電機(jī)輻射。


采用電感+電容的濾波方式,輻射測(cè)試超標(biāo)嚴(yán)重,無(wú)法通過(guò)測(cè)試,這種濾波方式只考慮了差模噪聲干擾,而忽視了電機(jī)引線存在的共模噪聲干擾。對(duì)于電機(jī)輻射干擾,一般需要同時(shí)考慮共模噪聲和差模噪聲,一般而言,回路面積越大,輻射越強(qiáng),共模噪聲的回路面積遠(yuǎn)大于差模噪聲回路。綜上,電機(jī)輻射包含共模噪聲和差模噪聲,其中共模噪聲輻射能量更強(qiáng)。


對(duì)策

常見(jiàn)濾波電路:

方案一:共模電感+電感+電容

優(yōu)點(diǎn):共模電感可以針對(duì)共模噪聲有效濾波,電容針對(duì)差模噪聲,跟直流電機(jī)最近的電感L1和L2能有效抑制電機(jī)換向器的電磁火花;


缺點(diǎn):共模濾波器和電感需要考慮器件的電流大小,而且封裝一般都比較大,需要考慮空間成本。


方案二:BDL+磁珠

BDL:BDL器件是一個(gè)多功能集成器件,具有良好的EMI濾波效果。


有刷電機(jī) 噪聲

優(yōu)點(diǎn):可以同時(shí)濾除共模噪聲和差模噪聲,由于BDL的特點(diǎn),濾波性能優(yōu)于電容以及共模電感,濾波頻段可以達(dá)到GHz,且具有較高的耐壓值。


缺點(diǎn):上圖中的PE一般為電機(jī)金屬外殼,濾波小板上除了電機(jī)引線外,需要有額外的地并與金屬外殼連接,而且這兩者的導(dǎo)通性的優(yōu)劣對(duì)濾波效果有較大影響。


實(shí)例

以下是一款用于氣泵的電機(jī),應(yīng)用的方案是:BDL+磁珠+電容,加電容的主要目的是為了讓數(shù)據(jù)整體的余量更多。


整改前數(shù)據(jù)

垂直方向:

有刷電機(jī) 噪聲


水平方向:

有刷電機(jī) 噪聲


整改后數(shù)據(jù)

水平方向:

有刷電機(jī) 噪聲


垂直方向:

有刷電機(jī) 噪聲




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