如何解決直流有刷電機(jī)的噪聲來源？-KIA MOS管
信息來源：本站 日期：2021-12-29
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)以及其他各種電動類產(chǎn)品等，電機(jī)電磁輻射問題也關(guān)乎產(chǎn)品的電磁輻射能否達(dá)標(biāo)，常見的電機(jī)可分為有刷電機(jī)和無刷電機(jī)，本文將主要圍繞直流有刷電機(jī)的噪聲來源進(jìn)行分析并提出相應(yīng)的解決對策及實(shí)際案例分享。
根據(jù)左手定則，伸開左手，讓磁感線穿入手心（手心對準(zhǔn)N極，手背對準(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)線圈在磁場中受力的作用沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動，由于換向器的存在，在線圈轉(zhuǎn)動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)針方向轉(zhuǎn)動。
當(dāng)線圈和換向器變?yōu)閮山M，三組甚至更多之后，就是我們常見的有刷電機(jī)。所以，有刷電機(jī)的常見結(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)在工作過程中，換向器不停地轉(zhuǎn)動，在這個(gè)過程中換向片與碳刷之間會不停地快速地摩擦，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，可以對電機(jī)內(nèi)部通過空間輻射的噪聲進(jìn)行屏蔽和吸收，但是還有通過電機(jī)引線輻射出來的噪聲，需要考慮對電機(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，輻射測試超標(biāo)嚴(yán)重，無法通過測試，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)。
常見濾波電路：
方案一：共模電感+電感+電容
優(yōu)點(diǎn)：共模電感可以針對共模噪聲有效濾波，電容針對差模噪聲，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。
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)劣對濾波效果有較大影響。
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：
水平方向：
整改后數(shù)據(jù)
水平方向：
垂直方向：
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