?在現代電(dian)機(ji)應(ying)用領域，有(you)刷直流(liu)電(dian)機(ji)因其(qi)獨特優勢被廣泛使用，但(dan)其(qi)碳(tan)刷含銅量過(guo)高容易引發EMC不合格(ge)的(de)問題(ti)。本文(wen)深入剖(pou)析此問題(ti)的(de)成因，涵蓋碳(tan)刷與(yu)換向(xiang)器(qi)間電(dian)弧、電(dian)機(ji)內部(bu)電(dian)磁特性(xing)改變及電(dian)刷磨損(sun)等方(fang)面，并結合實際案(an)例詳細闡述整(zheng)改方(fang)向(xiang)與(yu)措施，旨在為相關技術人員提供(gong)參考，助力解決類(lei)似EMC問題(ti)，提升電(dian)機(ji)性(xing)能與(yu)應(ying)用可靠(kao)性(xing)。

1. 碳刷(shua)含銅(tong)量高的直流電機(ji)是一種常見的電機(ji)類(lei)型，具有以下特點(dian)：

優點：

‐ 結構簡(jian)單(dan)：由定(ding)子、轉子、換向(xiang)器和(he)電(dian)刷(shua)等主要部件組(zu)成。通過改變輸入(ru)電(dian)壓的(de)大小和(he)方向(xiang)，使(shi)用(yong)簡(jian)單(dan)的(de)直(zhi)流電(dian)源進(jin)行供電(dian)可以方便(bian)地控制電(dian)機的(de)轉速和(he)轉向(xiang)。碳刷(shua)含銅量高可使(shi)碳刷(shua)的(de)導電(dian)性能顯著(zhu)提升。

‐ 起動力(li)矩大：在(zai)啟動時能夠提(ti)供較大的(de)力(li)矩，快速達到穩定轉(zhuan)速。這使得它適用于一些需(xu)要較大初始力(li)矩的(de)應用場景，如小型電(dian)動車、電(dian)動工具等，能夠在(zai)啟動時迅速帶動負載運轉(zhuan)。

‐ 效率(lv)較高(gao)：在正常工作狀態下，有(you)刷直流(liu)電(dian)機(ji)的效率(lv)相對較高(gao)，可以(yi)將電(dian)能有(you)效地轉化(hua)為機(ji)械(xie)能。

‐ 成本(ben)較(jiao)低：由于其結構(gou)簡(jian)單、制造工藝成熟，有刷直流電機的生產成本(ben)相對較(jiao)低。

‐ 散(san)熱能力強：銅的(de)導熱性能優異，含銅量高的(de)碳刷能夠更好地(di)散(san)發電機(ji)運行(xing)過(guo)程(cheng)中產生的(de)熱量，碳刷質地(di)相對較硬，且具(ju)有較好的(de)耐磨性，延(yan)長它們的(de)使用壽命降低維護(hu)成本(ben)。

缺(que)點(dian)：

‐ 成本較(jiao)高：銅是一(yi)種(zhong)相對昂貴的(de)金屬(shu)，碳刷中含(han)銅量高會增加材料成本，進而導致碳刷的(de)價(jia)格上升。

‐ 硬(ying)度較大：雖然一定的(de)硬(ying)度有助于耐磨(mo)性，但含銅量高導致碳(tan)刷過硬(ying)，可能會(hui)對換向(xiang)器表面造成較大的(de)磨(mo)損。

‐ EMI干擾(rao)：含銅(tong)量高(gao)導(dao)致碳刷導(dao)電性能(neng)(neng)強，過(guo)高(gao)的(de)導(dao)電性能(neng)(neng)可(ke)能(neng)(neng)會(hui)導(dao)致電機啟動或停止的(de)瞬間，可(ke)能(neng)(neng)會(hui)產生(sheng)(sheng)較大的(de)電流(liu)沖擊產生(sheng)(sheng)很強的(de)電磁干擾(rao)。

2. 有刷(shua)直(zhi)流電機因其結構簡單、控(kong)制(zhi)方便、起動力(li)矩大等(deng)特點，被廣泛應用于以下場合(he)：

有(you)(you)刷(shua)直(zhi)流電(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)被(bei)應(ying)用(yong)(yong)于(yu)電(dian)(dian)動(dong)(dong)(dong)(dong)汽車(che)和(he)(he)電(dian)(dian)動(dong)(dong)(dong)(dong)摩托車(che)中，它能夠(gou)提供較大的(de)起動(dong)(dong)(dong)(dong)力矩，可以通過(guo)簡(jian)單的(de)控制器實現調速，并且成本相對(dui)較低，在一些小型(xing)加(jia)工機(ji)(ji)(ji)床、自動(dong)(dong)(dong)(dong)化生(sheng)產(chan)線中都有(you)(you)應(ying)用(yong)(yong)。有(you)(you)刷(shua)直(zhi)流電(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)可用(yong)(yong)于(yu)驅動(dong)(dong)(dong)(dong)工作(zuo)臺的(de)進給(gei)運動(dong)(dong)(dong)(dong)或主軸的(de)旋轉運動(dong)(dong)(dong)(dong)，通過(guo)精(jing)確的(de)控制實現物料的(de)輸送和(he)(he)定位。另外(wai)，由(you)于(yu)有(you)(you)刷(shua)直(zhi)流電(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)便攜、易于(yu)控制的(de)特(te)點，使其在家用(yong)(yong)電(dian)(dian)器、電(dian)(dian)動(dong)(dong)(dong)(dong)工具和(he)(he)玩具中被(bei)廣泛應(ying)用(yong)(yong)，例如吸(xi)塵器、洗衣機(ji)(ji)(ji)、電(dian)(dian)風扇、電(dian)(dian)鉆、遙控車(che)、機(ji)(ji)(ji)器人(ren)玩具等(deng)，有(you)(you)刷(shua)直(zhi)流電(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)可以通過(guo)簡(jian)單的(de)電(dian)(dian)路控制來滿足不同的(de)程(cheng)序需求。

3. 有刷直流電機碳刷含銅量高可能(neng)導(dao)致(zhi)EMC不合格(ge)，原因主要有以下幾點：

電(dian)(dian)(dian)(dian)刷與換(huan)(huan)向器(qi)(qi)間(jian)電(dian)(dian)(dian)(dian)弧加(jia)劇(ju)：含(han)銅(tong)量高使碳(tan)刷硬度增加(jia)，與換(huan)(huan)向器(qi)(qi)表面的接觸(chu)電(dian)(dian)(dian)(dian)阻會有所變化。在電(dian)(dian)(dian)(dian)機(ji)運行時(shi)，可(ke)能導(dao)(dao)致(zhi)電(dian)(dian)(dian)(dian)刷與換(huan)(huan)向器(qi)(qi)之間(jian)的接觸(chu)不夠緊(jin)密和平滑，從而更容易產(chan)生(sheng)電(dian)(dian)(dian)(dian)弧形成電(dian)(dian)(dian)(dian)磁干擾高頻(pin)脈沖噪(zao)聲可(ke)達500MHz，而且含(han)銅(tong)量高的碳(tan)刷導(dao)(dao)電(dian)(dian)(dian)(dian)性能好，會使電(dian)(dian)(dian)(dian)弧產(chan)生(sheng)的電(dian)(dian)(dian)(dian)流變化率更大，進(jin)而產(chan)生(sheng)更強的高頻(pin)噪(zao)聲，通過電(dian)(dian)(dian)(dian)機(ji)引線和電(dian)(dian)(dian)(dian)機(ji)縫隙向外輻射，導(dao)(dao)致(zhi)EMC不合格。

改變電(dian)(dian)(dian)機內部電(dian)(dian)(dian)磁特(te)性(xing)：含(han)銅量的(de)變化會影(ying)響(xiang)電(dian)(dian)(dian)機內部磁場的(de)分(fen)布和強(qiang)度。這可(ke)能(neng)導致(zhi)電(dian)(dian)(dian)機在運行過程中產生額外的(de)電(dian)(dian)(dian)磁擾動，使電(dian)(dian)(dian)磁兼容性(xing)變差影(ying)響(xiang)EMC性(xing)能(neng)。

加劇電(dian)刷磨損(sun)產生導(dao)電(dian)顆粒：雖然含銅量高的(de)(de)碳刷本(ben)身耐磨性較好，但在長期使用過(guo)程(cheng)中，與換(huan)向器(qi)的(de)(de)摩擦(ca)仍(reng)會產生一(yi)定的(de)(de)磨損(sun)。磨損(sun)產生的(de)(de)銅顆粒如(ru)果進入電(dian)機內部(bu)的(de)(de)其(qi)他部(bu)位，這(zhe)些(xie)導(dao)電(dian)顆粒可能會在電(dian)機內部(bu)形成微小的(de)(de)電(dian)流通路(lu)，導(dao)致額外的(de)(de)電(dian)磁(ci)輻射。

4. 整改方向：

加強電(dian)磁屏蔽：把電(dian)機(ji)的(de)(de)金屬外殼(ke)充(chong)分(fen)接(jie)(jie)(jie)地確保(bao)外殼(ke)接(jie)(jie)(jie)地良(liang)好。這樣(yang)可以有效阻擋(dang)電(dian)機(ji)內部電(dian)磁干擾的(de)(de)向外輻射，減少(shao)對周圍環境的(de)(de)影響。對碳刷架(jia)進(jin)行屏蔽處理并與(yu)電(dian)機(ji)外殼(ke)接(jie)(jie)(jie)地相連，這樣(yang)可以防(fang)止碳刷與(yu)換向器之(zhi)間產(chan)生的(de)(de)電(dian)磁干擾通過碳刷架(jia)傳播(bo)到電(dian)機(ji)外部。

使(shi)(shi)用濾(lv)波(bo)(bo)器件：在(zai)電(dian)(dian)(dian)機(ji)的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)源(yuan)輸(shu)入(ru)端安裝合(he)適(shi)的(de)(de)濾(lv)波(bo)(bo)器件如共模電(dian)(dian)(dian)感，電(dian)(dian)(dian)容(rong)等(deng)，截(jie)止(zhi)高頻干擾信(xin)號通過電(dian)(dian)(dian)源(yuan)線傳播(bo)。在(zai)碳刷與(yu)電(dian)(dian)(dian)機(ji)繞組之間(jian)并聯合(he)適(shi)容(rong)量的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)容(rong)用于(yu)旁路高頻干擾電(dian)(dian)(dian)流。使(shi)(shi)用BDL濾(lv)波(bo)(bo)器，來抑制碳刷轉動產生的(de)(de)高頻輻射，但針對不(bu)同品質的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)機(ji)單單使(shi)(shi)用BDL濾(lv)波(bo)(bo)器可(ke)能(neng)達(da)不(bu)到(dao)想要的(de)(de)效(xiao)果，因此我們引入(ru)了壓敏（MOV）。

5. 實際案(an)例（整改前樣品狀態與實驗要(yao)求）：

實驗(yan)要(yao)求：

(1) EMC測試標準：YY9706；

(2) 測試電(dian)壓：DC29V；

(3) 單電機負載(zai)電流：1.6A（兩臺電機同(tong)時測試）；

(4) 測試時需要(yao)注意兩臺電機的轉(zhuan)向要(yao)保存一(yi)致；

(5) 測(ce)試(shi)時需(xu)要切(qie)換轉向：如正轉運行20s，停止(zhi)(zhi)（電機完全(quan)停止(zhi)(zhi)運轉），反轉運行20s，停止(zhi)(zhi)（電機完全(quan)停止(zhi)(zhi)運轉），重復上述(shu)動作，直到完成測(ce)試(shi)。

測試數(shu)據：

6. 整改措施(shi)：

根據客(ke)戶需(xu)求(qiu)要在電(dian)(dian)(dian)(dian)機中增(zeng)加(jia)霍(huo)爾電(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)，兩極之(zhi)間耐(nai)壓要達到500V以上，結合(he)電(dian)(dian)(dian)(dian)機結構和實際測(ce)試(shi)(shi)情況綜合(he)考(kao)量(liang)，必須去掉(diao)電(dian)(dian)(dian)(dian)機原有的(de)(de)塑膠件，電(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)耐(nai)壓要選擇不低(di)于1000V，耐(nai)壓達1000V的(de)(de)貼片電(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)，容(rong)值相(xiang)對(dui)較(jiao)低(di)，這就(jiu)需(xu)要在電(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)中盡(jin)可能多(duo)的(de)(de)使用(yong)0.1UF/1KV的(de)(de)貼片電(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)增(zeng)加(jia)濾波效果，只能通過重(zhong)新設(she)(she)計電(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)板來增(zeng)加(jia)霍(huo)爾電(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)并(bing)解(jie)決(jue)EMC問題(ti)，就(jiu)此我(wo)(wo)們(men)先(xian)畫(hua)出(chu)濾波電(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)的(de)(de)拓撲并(bing)幫客(ke)戶設(she)(she)計出(chu)原理圖，為下一(yi)步PCB Layout提供依據。我(wo)(wo)們(men)先(xian)畫(hua)出(chu)一(yi)個較(jiao)為復雜的(de)(de)拓撲待測(ce)試(shi)(shi)合(he)格后再進行(xing)二(er)次(ci)優化。

拓撲(pu)結構：

[電源輸入] → [高頻電容] → [共(gong)模扼流圈] → [電容] → [DBL] → [高頻電容]→ [差模電感(gan)]→ [壓敏電阻(zu)]

原理圖：

PCB Layout圖：

7. 總結

EMC整改(gai)確(que)實不是一蹴而就的(de)，這是一個需要耐心(xin)、細心(xin)和(he)(he)專業知識的(de)過程。并且還要結合客戶和(he)(he)市(shi)場的(de)需求，它有其復雜性(xing)和(he)(he)階段性(xing)。

復雜性上，EMC問題(ti)的產生原(yuan)因多(duo)種多(duo)樣，對于有刷(shua)直流電機碳(tan)刷(shua)含(han)銅量高導致的EMC超標，只是眾(zhong)多(duo)可能原(yuan)因中的一(yi)種。實際上，電機的設計參數(shu)、制造(zao)工(gong)藝、運行(xing)環境以及(ji)與之(zhi)相連(lian)的其他設備等因素，都可能對EMC性能產生影(ying)響需要綜(zong)合考慮各方面的因素。

階(jie)段(duan)性(xing)上，首先要通過專業(ye)的(de)(de)測試(shi)設(she)備(bei)和方(fang)法，對電(dian)機(ji)的(de)(de)EMC性(xing)能進(jin)行全面測試(shi)，確定(ding)電(dian)磁干擾的(de)(de)具體類型，根據問題診斷(duan)的(de)(de)結果(guo)，制定(ding)并(bing)實施(shi)相應的(de)(de)整改(gai)措施(shi)。完成(cheng)整改(gai)措施(shi)后，需要再次對電(dian)機(ji)的(de)(de)EMC性(xing)能進(jin)行測試(shi)，以(yi)驗證整改(gai)效果(guo)。測試(shi)達到要求后，還要結合客戶市(shi)場需求，進(jin)一步優化方(fang)案節約成(cheng)本。

如此這般，經過多次的(de)測試、分(fen)析、整改和驗證優化，才(cai)能(neng)最(zui)終(zhong)解(jie)決問題，實(shi)現電機的(de)電磁兼容性。

WALTEK TESTING:

沃特EMC實驗(yan)室(shi)配備了(le)國際一(yi)流(liu)的(de)測(ce)試(shi)(shi)設備及技術團隊。高精度的(de)測(ce)試(shi)(shi)儀器(qi)和測(ce)試(shi)(shi)軟件，可實現自動化、智能化的(de)測(ce)試(shi)(shi)要(yao)求，確保測(ce)試(shi)(shi)結果(guo)的(de)準(zhun)(zhun)確性與穩定性。憑借豐富的(de)EMC測(ce)試(shi)(shi)、標準(zhun)(zhun)解讀以及問題分(fen)析及整改經(jing)驗(yan)，可為客戶提供檢測(ce)認(ren)證、委(wei)托測(ce)試(shi)(shi)、租場測(ce)試(shi)(shi)等一(yi)站式的(de)優質(zhi)服務(wu)。