有刷电机EMI问题整改方法

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1 前言

随着智能家居的快速发展,电机 EMI问题也成为了一个困扰智能家居行业的难题。为何要这样说呢,智能家居中大部分电子产品内部工作核心或行走的关键都是由电机驱动的,例如扫地机器人,就是靠电机来清理移动和垃圾,按摩椅的摩擦摩擦,都是通过电机来实现的。而这些电机绝大多数还都是直流有刷电机,这类电机与其他电机相比,优势胜在驱动简单,价格便宜,轻巧实用。

2 有刷电机的组成

直流有刷电机的大致分为定子(主磁极)、转子(电枢铁芯)、电刷、换向片和外壳这5部分,大致结构如图所示。

有刷电机

但是问题点也很明确,此类电机的EMI主要来源就是电机的电刷与换向片不断换向拉弧再经电源线发射出去。或许有些小伙伴会说,我不用它不就好了吗?!当然有钱任性的小伙伴可以为所欲为,本文主要是针对这种直流有刷电机而言。

3 辐射源头及传统滤波

而这个换向器却又是整个直流有刷电机的核心之一,不可替换。此类电机的换向片少的只有几对,多的十数对,但是其EMI辐射测试数据都会与下图类似。整个频段数据都杂乱无章,且DB方向幅度大。3

比较常见的整改手法或者方式就是加电容,加电容过不了再加个电感,在加电感的基础上仍过不了,就会再加个压敏电阻。可是针对不同的电机,这三样器件的使用情况也是不同,实际测试数据与原数据对比确实是有效果,但是却也达不到测试通过的要求。4

而这也是难倒很多厂家的问题,其实我们可以在此基础上进行二次滤波就可以做到很好的效果。可能很多厂家都曾经加电感电容进行二次滤波,效果却不是十分满意,难倒说二次滤波没有效果吗?不是你的二次滤波与一次滤波的电感电容离得太近没有形成二次滤波的效果,可是离得太远,结构又不允许

4 良好的二级滤波的重要性

其实,在做二次滤波前,大家可以分析下数据,一次滤波的时候,很大部分“低频”问题都以及解决了,剩下的都是高频问题,我们做二次滤波的时候,只要针对这部分高频问题下手就好。下面给大家看下,用BDL进行二次滤波后的测试数据。

有刷电机

 

下面两张图是对一3万转电机的测试数据,分别是没有加任何器件的电机数据,与单独加一个BDL的测试数据,可以发现BDL在高频滤波的效果十分显著。

有刷电机

 

有刷电机

5 总结

前面说了这么多,主要是想告诉大家,在对电机进行EMI整改的时候,不要指望某一个器件就可以解决全部问题。 由于电机的辐射问题包含了整个频段,没有了滤波频段的那个器件是可以实现如此大的幅度,我们需要对测试进行分析后,再有针对性地进行整改。低频率问题加电感,高频率部分加电容,二次滤波尽量不重复相同类型的 LC器件。此外,还可以对电机本身的材料和结构做一些细微的调整,如:减少电机碳刷和换向器铜量,电机圆柱结构转换为椭圆,等等。由于整体辐射究其根本还是电机本身造成的,从根本上解决问题才是最有效的,外置辅助电路也是为了减少电机的辐射,所以电机厂商研究发电机时,就应该确认电机的一些参数匹配,怎样才能最大限度地减少 EMI问题,而不是在 EMI问题产生之后再进行整改!

 

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有刷电机EMI问题整改方法

随着智能家居的快速发展,电机 EMI问题也成为了一个困扰智能家居行业的难题。为何要这样说呢,智能家居中大部分电子产品内部工作核心或行走的关键都是由电机驱动的,例如扫地机器人,就是靠电机来清理移动和垃圾,按摩椅的摩擦摩擦,都是通过电机来实现的。而这些电机绝大多数还都是直流有刷电机,这类电机与其他电机相比,优势胜在驱动简单,价格便宜,轻巧实用。