一、前言
我们日常生活中基本上都会用到"会动"的电动用品,比如扫地机,电动牙刷等,而有一些电机需要把电机旋转运动变成其它震动的形式就会在电机的两端各接一个偏心轮,这种电机由于其结构简单、成本低廉且启动扭矩大的特点,在消费电子领域得到广泛应用。这些偏心轮会使有刷电机的噪声放大,导致辐射超标更严重。

二、 实际案例分享

上图为某款两端都带偏心轮的有刷电机测试数据,我们可以看到,在测试的所有频段基本上都超标了,最高的测试值甚至超过了限值30DB。我们使用正常的滤波手段去滤波,比如加一些磁珠,共模,BDL这些,确实也能通过测试,但是我们都知道,偏心轮是装在电机的转子上,而这个转子离电机的正负极很靠近,如果在外部额外再加一个滤波板去解决噪声问题那么这个偏心轮在转动的时候就会打到滤波板从而影响电机正常工作,而电机内部要接这么多器件也不现实,这个时候我们就需要看看有什么其它更好的办法解决这个辐射超标问题。
这种电机通过碳刷和换向器切换电流方向,使电机持续运转。当电机碳刷与换向器片断开接触的瞬间,电机线圈中的电流会发生急剧变化。这种变化会在线圈两端感应出高压尖峰脉冲,击穿空气产生电火花。这种电火花的电磁噪声频谱极宽,从低频到高频都会分布。传统单一的滤波手段难以全面抑制这种宽频噪声。随着消费电子产品智能化程度提高,单个产品中使用的电机数量越来越多,电磁兼容问题日益突出。环形压敏电阻通过其独特的电压敏感特性,能有效抑制这些干扰。

压敏电阻是一种电阻值随外加电压变化的半导体元件,其名称源于Variable Resistor的缩写。环形压敏电阻采用独特的环形设计,可方便地安装在电机转子上,与换向器片直接连接。当压敏电阻两端电压低于阈值时,它呈现高电阻状态;而当电压超过阈值时,其电阻会急剧下降。这种非线性特性使得压敏电阻能够有效吸收浪涌电压。钛酸锶(SrTiO3)是制造环形压敏电阻的关键材料。这种材料赋予环形压敏电阻双重特性:对于高压浪涌,它发挥压敏电阻作用;对于低压高频噪声,则发挥电容器的作用,通过旁通实现滤波效果。这种双重功能使环形压敏电阻能够抑制宽频带的电磁干扰。

如上图所示为电机拆开的内部图,蓝色部分为将环形压敏对应电机内部的换向器进行焊接,然后装整个电机装好进行测试,我们可以发现测试基本能通过了(6号点为手机运营商频点,可以不参考)。

环形压敏相对于我们之前在电机外部加滤波器件的优缺点:环形压敏在对于电机外部面积有限的情况下优势还是很明显的,同样的,因为这个器件需要装进电机内部,所以需要拆装电机,对于整改或者批量生产都会有些影响,环形压敏对电压的要求比较高,在选型的时候也是比较需要注意的。
三、 总结
虽然环形压敏看起来一个器件就能解决多个器件才能解决的问题,但是这个只是个别案例,有些电机内部本身已经加了压敏环,辐射噪声还是会超标,这个时候还是不可避免的在外部加类似BDL这些滤波器件,这些取决于电机本身的结构,这里只是提供多一个电机整改的参考意见。