1、EMI IMPROVEMENTSuzhou Frank Jin Mar. 2009,电磁兼容基本知识,电磁兼容改善实例,常用的干扰信号控制方法,主要内容,EMC基础-概念,EMC电磁兼容性Electromagnetic Compatibility = EMI + EMS,EMI设备工作时不对外界产生不良的电磁干扰 Electromagnetic Interference,EMS不对外界的电磁干扰过度敏感，即电磁耐受度Electromagnetic Susceptibility,电动工具“通常”只存在EMI问题,EMC基础-概念,传导干扰 Conducted Emission 干扰能量沿着电缆以
2、干扰电压的形式传播,辐射干扰 Radiated Emission干扰能量以电磁波（辐射功率）的形式传播,EMC基础-限值,依检波电路的冲放电时间的不同定义了三类测量值峰值 充电时间 放电时间，反映了干扰信号的最大峰值平均值 充电时间放电时间，反映了在一段时间内的干扰信号的平均准峰值 充电时间介于以上两种情况之间。反映了峰值与平均值的综合情况。标准为平均值和准峰值设定了限定值单位：辐射干扰：dB(pW) 传导干扰: dB(uV)峰值没有规定有限定值。不同功率范围的工具的限值不同。,EMC基础-传导信号限值,EMC基础-传导信号限值,准峰值限,平均值限,峰值初测,平均值初测,平均值精测,EMC基础
3、-辐射信号限值,EMC基础-辐射信号限值,准峰值限,平均值限,峰值初测,准峰值精测,平均值初测,平均值精测,马达换向及火花 换向过程中的不规则的电流变化会形成丰富的电磁干扰 空气介质电离（火花）导致在空气中产生带电离子，因而形成丰富的电磁干扰,EMC基础-电动工具的主要干扰来源,其它非线性器件 可控硅、整流二极管、晶体管开关其导通和截止的工作特性会产生高频次谐波干扰。,马达磁路的饱和 饱和的磁路会产生较大的电磁干扰,EMC基础-两种类型的干扰信号,两种类型的干扰信号通常是并存的，从测试报告无法分辨各自的强度 不同的干扰类型需要针对性的抑制方法,EMI改善对策,降低干扰源的信号强度,将干扰信号过
4、滤或屏蔽,EMI改善对策-从源头做起,降低干扰源的强度是EMI抑制的基本思路。降低干扰源强度的有效方法是抑制换向火花。 降低电气因素的影响 合理的冲片设计 较多的换向器片数 较大的定、转子安匝比 较大的借偏角 较大的材料电阻率的碳刷牌号 （要注意碳刷电阻率的各向异性） 较低的转速以提供较长的换向周期 优化的转子绕组型式，如Uneven, Distributed winding 提高机械强度及减小振动 较大的刷簧压力，可以改善碳刷的跟随性，降低火花 良好的换向器圆度和片间段差可以避免碳刷跳动 稳定的刷握安装固定以避免引起额外的碳刷振动 较小的转子残余动不平衡，可以降低运转振动 良好传动机构运转平
5、衡，可以降低运转振动 稳固的轴承固定，可以降低运转振动 可靠的定子固定，可以降低运转振动 等等,对干扰信号实施过滤是EMI抑制的另一基本思路。电源线滤波器是电动工具干扰滤波最方便有效的方法。,EMI改善对策-将问题限制在内部,EMI改善对策-电源线滤波器,DM电感 铁氧体磁芯电感。圆柱形常用于小功率工具，大功率工具常用环形磁芯。电感量由几个uH到几十个uH。应选用合适尺寸的磁芯，以免饱和。线圈应避免多层绕制 通常用来抑制DM辐射信号。此电感不是必需的，因许多工具DM辐射信号强度小 绝大多数情况下，仅choke1 & choke2 即能成功通过测试。有些工具中尝试加上choke3 & choke
6、4会带来显著的效果 Chok1&choke2应尽可能靠近碳刷，以取得更好效果,EMI改善对策-电源线滤波器,CM共模扼流圈常用环形铁氧体磁芯，绕制两组同相位的线圈通常用来抑制CM辐射信号此电感不是必需的，当调整DM电感量后仍无法取得良好效果时，尝试此扼流圈,EMI改善对策-电源线滤波器,电容C1通常是必须的，主要用来抑制DM传导噪音。最常用容值0.1uF，0.22uF或0.33uF C2，C3共同作用，用以抑制CM传导噪音。容量通常为2.2kpF。C1,C2&C3 封装在一起，即所谓的 delta capacitor(三角电容）。 注意：C2,C3的加入在显著抑制CM传导的同时，可能会使辐射变
7、差。 电容引线应尽可能短，以减小寄生电感的不利影响。,检查 Bar-bar,轴承，刷握，定子等是否抱紧？,调整马达,碳刷/铜套间隙大；碳刷overhang,转子及传动平衡,更换碳刷牌号,马达确认,测试OK,Y,N,辐射干扰 测试,OK. 复测传导,测试OK,Y,N,测试OK,Y,N,测试OK,Y,N,调整马达,进一步抑制传导干扰,EMI改善对策-辐射干扰超标的测试及调整方向,调高额定值,确认电容、电感元件,轴承，刷握，定子等是否抱紧？,马达确认,测试OK,Y,N,传导干扰 测试,OK. 复测辐射,测试OK,Y,测试OK,Y,N,测试OK,Y,N,调整马达,电容检查 是否开路,转子及传动平衡,E
8、MI改善对策-传导干扰超标的测试及调整方向,调高额定值,N,N,确认电容、电感元件,改善实例：GK1000 (Lopper),轴承室处的缝隙，在辐射信号的测试中带来了10dB的差异,Motor pack 轴承室处的缝隙,机壳有两套模具，2号机壳装配的样品在测试中显著差于1号机壳。经检查，刷握没有被筋板压住，沿马达轴向有超过1mm的空隙。,Cavity 1,改善实例：GT110,改善实例：GL741,改善实例：KA198,改善实例：MT3000K(Decorator w/ DC motor),改善实例：GT510,充分重视机械结构及装配对EMI的影响,面对测试失效，需要耐心地寻找原因。怀疑一切可能的因素，并用测试来验证或排除,最后的建议,EMI是对整机的要求，而不仅仅是马达测试,新产品EMI的评估测试应开始在项目较早阶段,解决EMI问题需要一定的基础知识和经验，经过积累都能够做到,如同电气方面的变化一样，机械方面的变化也必须验证对EMI的影响。如改模，启用新模等,
