?直流空心杯電機(jī)工作中的噪音主要來(lái)源于電磁干擾、機(jī)械摩擦和空氣動(dòng)力因素,可通過(guò)以下針對(duì)性措施有效降低:
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一、抑制電磁干擾噪聲
優(yōu)化電機(jī)設(shè)計(jì)
磁極削角極靴:在主極下采用不均勻氣隙,將極尖處削角,使氣隙逐漸增大、磁密減小,削弱電樞磁勢(shì)與氣隙諧波磁場(chǎng),降低徑向電磁力引發(fā)的振動(dòng)。
斜槽角度設(shè)計(jì):通過(guò)轉(zhuǎn)子斜槽減少電磁轉(zhuǎn)矩諧波分量的幅值,抑制電磁噪聲。
合理槽極配合:設(shè)計(jì)電樞繞組時(shí),在滿足額定電壓和電流的前提下,選擇少產(chǎn)生諧波的繞組方式,避免力波產(chǎn)生。
電源與電路優(yōu)化
電源濾波:在電源端子兩端增加大容量電容器(如1000μF及以上),降低電源有效電阻,改善瞬態(tài)響應(yīng);采用LC低通濾波器抑制碳刷產(chǎn)生的傳導(dǎo)噪聲,電容主要消除尖峰電壓,電感與電容對(duì)稱配置以保持電路平衡。
屏蔽與隔離:將電機(jī)放置在遠(yuǎn)離敏感電路的位置,利用金屬外殼屏蔽電磁干擾;對(duì)共模干擾,內(nèi)置LC低通濾波器或使用高階濾波器提升過(guò)濾性能。
電源芯片選擇:選用電源抑制比(PSRR)高的芯片,避免因PWM頻率(如5kHz)導(dǎo)致的電壓尖峰使LDO停止工作。
驅(qū)動(dòng)電路改進(jìn)
續(xù)流二極管替代電容:用肖特基二極管替代0.1μF電容進(jìn)行續(xù)流,減少開(kāi)關(guān)噪聲。
電感濾波:在電源部分加入電感(如2.2μH貼片電感),進(jìn)一步抑制噪聲。
二、減少機(jī)械摩擦噪聲
換向器與電刷優(yōu)化
提高表面精度:確保換向器工作表面光潔度和圓度,清潔電刷表面,避免因表面粗糙或變形導(dǎo)致撞擊噪聲。
控制電刷硬度:選擇硬度適中的電刷材料,避免過(guò)硬加劇摩擦。
調(diào)整空氣濕度:保持空氣絕對(duì)濕度不低于5g/m3,減少靜電和摩擦。
軸承與轉(zhuǎn)子平衡
軸承精度控制:嚴(yán)格檢驗(yàn)軸承內(nèi)壁光滑度、圓度和表面粗糙度,確保軸承孔圓度不超差,避免因安裝誤差或潤(rùn)滑油脂質(zhì)量導(dǎo)致噪聲。
轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡:采用減重法或加重法進(jìn)行轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡校驗(yàn),減少不平衡量引發(fā)的振動(dòng)。
零軸隙工藝:對(duì)微型電機(jī)采用零軸隙技術(shù),降低軸承游隙對(duì)噪聲的影響。
三、降低空氣動(dòng)力噪聲
轉(zhuǎn)子與風(fēng)扇設(shè)計(jì)
表面光滑處理:確保轉(zhuǎn)子表面光滑,如積層鐵芯轉(zhuǎn)子鉚接后需平整,減少空氣渦流噪聲。
優(yōu)化風(fēng)道結(jié)構(gòu):避免氣流風(fēng)道陡變,采用滾花直紋工藝連接外接負(fù)載,減少空氣摩擦噪聲。
改進(jìn)導(dǎo)風(fēng)罩形狀:使用不均勻分布、長(zhǎng)度不等距的風(fēng)葉,降低笛鳴噪聲。
隔音與吸音措施
加裝消音罩:在電機(jī)外罩密封隔音罩,將噪聲“密封”在內(nèi),但需注意散熱問(wèn)題。
吸音材料應(yīng)用:在定子徑向風(fēng)道口附近放置吸音材料,或使用吸音悶塞隔離工藝孔。
四、綜合降噪案例
微型四軸飛控應(yīng)用:通過(guò)以下步驟解決空心杯電機(jī)干擾問(wèn)題:
替換LDO芯片(如MCP1700)提升PSRR;
在電源端加入2.2μH電感濾波;
重新設(shè)計(jì)電源部分(如先升壓至5V再降壓至3.3V),避免電壓掉落超出LDO范圍。
工業(yè)電機(jī)優(yōu)化:采用磁極削角極靴、斜槽設(shè)計(jì),結(jié)合LC濾波器和金屬外殼屏蔽,使電磁噪聲降低10-15dB,機(jī)械噪聲通過(guò)軸承精度控制和轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡校驗(yàn)減少5-8dB。