一、前言有刷电机是我们经常接触的整改对象不论是车载应用还是消费类产品这类电机的辐射噪声通常不会过高整体来说比较容易处理。然而一旦在电机转子上加载偏心轮辐射噪声便会急剧上升导致严重超标甚至引发频谱仪报警。那么为什么偏心电机的电磁兼容性能会远差于普通有刷电机接下来我们将对其中的原因展开分析。二、实际案例分享上图展示了普通直流有刷电机的基本结构。偏心电机的组成与之相似主要包括定子、转子、换向系统、碳刷和辅助结构等部分。两者的主要区别在于偏心电机在转子轴端会固定一个偏心质量块。该质量块的核心作用是将电机的旋转运动转换为振动。有刷电机的工作原理必定会产生辐射因为电机在转动的过程中碳刷在不断地拉电弧电弧产生高频噪声而外加了偏心轮后①偏心轮的旋转振动会使电刷与换向器的接触压力周期性变化导致火花更频繁、更剧烈②偏心负载导致电机电流纹波增大转矩脉动换向时的电流突变更显著火花能量更高③偏心轮的振动频率若与电机壳体或内部结构的固有频率重合会放大振动幅度进而增强磁场调制效应④振动导致电缆或接地线松动形成共模辐射路径⑤偏心轮或电机外壳的尺寸可能恰好匹配噪声波长如几十MHz频段成为高效辐射体。高频噪声通过电机引线及外壳缝隙往外辐射虽然电机的金属外壳能对内部辐射噪声进行反射和吸收但是还是会有很多辐射噪声通过电机引线往外辐射因此我们对电机辐射的整改更多的是针对电机引线进行处理。某款振动产品所搭载的有刷偏心电机其初始测试数据显示在30MHz至1000MHz全频段范围内电磁辐射均超出测量限值尤其在100MHz至200MHz频段噪声超标高达约30dB。基于前期分析有刷电机的辐射主要来源于碳刷拉弧现象。因此我们延续了针对此类电机的常规整改思路在电机电源端口接入BDL滤波小板并在小板对应位置焊接我司专利EMI滤波元件——BDL0805P110V101T。同时将BDL滤波板的接地端与电机外壳实现可靠电气连接以提升滤波效果。在电机电源输入端串联大电流共模滤波器TLDCM5030P-2-501YF-TA并在电机接口处对地并联1nF电容从而实现对噪声的多重抑制。具体连接方式如下图所示。在本次测试中100MHz至200MHz频段的辐射值虽较之前有所降低但仍存在若干分贝dB超标。经排查拆除偏心轮后测试即可通过表明偏心轮的运转是导致超标的主要原因。据此推断电机运转时产生的机械振动通过偏心轮耦合至结构中从而加剧了高频噪声辐射。为抑制该振动传导我们在电机外壳与模具之间的间隙填充了泡棉材料以起到减振与隔离作用。整改后重新安装偏心轮进行测试结果显示所有频段均符合标准要求。具体测试数据如下图所示。三、总结尽管有刷偏心电机的辐射超标问题通常比普通有刷电机更为严重但在整改过程中只要准确识别噪声源头并系统地从滤波、接地等方面采取抑制措施问题仍然可以有效解决。对于偏心电机还可额外采取一项措施使用泡棉等减振材料对电机进行减振处理以降低高强度振动所带来的噪声放大效应。