如何消除空心杯直流电机的噪音?
如何消除空心杯直流电机的噪音?空心杯直流电机通过换向器电刷与电源相连。当电流流过线圈时,磁场会产生一个力,该力使直流电机旋转产生扭矩。有刷直流电机的速度通过改变来改变根据工作电压或磁场强度,有刷电机往往会产生很多噪音(声学和电学)。如果这些噪声没有被隔离或屏蔽,电气噪声会干扰电机电路,导致电机运行不稳定。直流电机产生的电噪声可分为两类:电磁干扰和电噪声。电磁辐射难以诊断,一旦检测到问题,就很难将其与其他噪声源区分开来;射频干扰或电磁辐射干扰是由于外部源发出的电磁感应或电磁辐射。电噪声会影响电路的有效性,这些噪音会导致机器的简单退化。
空心杯电机运转时,电刷和换向器之间偶尔会产生火花。火花是电气噪声的原因之一,尤其是在电机启动时,相对较高的电流流入绕组;较高的电流通常会导致较高的噪声,当电刷在换向器表面上保持不稳定并且电机的输入远高于预期时,也会出现类似的噪音。其他因素,包括在换向器表面形成的绝缘,也可能导致电流不稳定。
空心杯电机产生的电磁信号也可以耦合到电路中,形成所谓的共模干扰,此类干扰无法通过屏蔽消除,可以通过简单的LC低通滤波器有效地降低。为了进一步降低电噪声,需要在电源处滤波。通常在电源端子两端增加一个较大的电容器(例如1000uF及以上)来完成的,以降低电源的有效电阻,从而改善瞬态响应,采用滤波-平波电路图来完成过流,过压,LC滤波。
电源的另一个噪声源是电源,由于电源的内部电阻不为零,在每个旋转周期内,不恒定的电机电流会转化为电源端子上的电压纹波,空心杯直流电机会在高转速运行过程中产生噪音。为了减少电磁干扰,电机尽可能放置在远离敏感电路的地方。电机的金属外壳通常可提供足够的屏蔽能力,以减少空中电磁干扰,但是额外的金属外壳应提供更好的降低电磁能力。
空心杯电机产生的电磁信号也可以耦合到电路中,形成所谓的共模干扰,不能通过屏蔽消除,可以通过简单的LC低通滤波器有效降低。为了进一步降低电气噪声,需要在电源处进行滤波。通常是通过在电源端加一个较大的电容(如1000uF及以上)来降低电源的有效电阻,从而改善瞬态响应。
电容和电感一般会对称出现电路中,以保证电路的平衡,构成LC低通滤波器,抑制碳刷产生的传导噪声。电容主要抑制由碳刷随机断开产生的尖峰电压,同时电容有较好的滤波功能,电容的安装一般与地线相连。电感主要防止碳刷与换向器铜片间隙电流的突然变化,接地可以增加LC滤波器的设计性能和滤波效果。两个电感和两个电容构成了对称的LC滤波功能,电容主要来消除碳刷产生的尖峰电压,PTC用来消除温度过高和电流浪涌过大对电机电路的的冲击。
为了降低电磁干扰水平,应将空心杯电机放置在尽可能远离敏感电路的地方以减少干扰,还应提供额外的金属外壳。为了在共模干扰的情况下抑制电磁干扰,内置简单的LC低通滤波器。通过将电机与简单的速度控制器连接在一起,也可以消除其他电气噪声,高阶LC滤波器可以进一步提高噪声过滤性能。