CN1571247A

CN1571247A - 抑制汽车直流电机电磁干扰的装置

Info

Publication number: CN1571247A
Application number: CNA031418414A
Authority: CN
Inventors: 曹云翔; 陆英; 曹铨明
Original assignee: Shanghai SIIC Transportation Electric Co Ltd
Current assignee: Shanghai SIIC Transportation Electric Co Ltd
Priority date: 2003-07-25
Filing date: 2003-07-25
Publication date: 2005-01-26

Abstract

本发明涉及一种抑制汽车直流电机电磁干扰的装置，并接在汽车直流电机电源接线头两端和电机电刷引线头两端之间；该装置由抑制电磁干扰电路构成；其特点是，所述的抑制电磁干扰电路包括一压敏器件、一滤波器；所述的压敏器件两端并接在汽车直流电机电刷引线头两端或电机电源接线头两端之间；所述的滤波器连接在电机电源接线头两端和电机电刷引线头两端之间。本发明对汽车直流电机工作时无论在低频与高频的扰动都有很好的抑制、吸收作用，可有效降低汽车直流电机工作时的电磁干扰，提高汽车运行过程中的安全性与可靠性。

Description

抑制汽车直流电机电磁干扰的装置

技术领域

本发明涉及一种汽车配套装置，尤其涉及一种抑制汽车直流电机电磁干扰装置，并可广泛应用于具有电磁干扰抑制要求的其他领域。

背景技术

目前汽车的直流电机运行时，由于换向过程以及电刷与换向器之间不稳定的滑动接触，产生了电机电磁干扰。汽车直流电机的电磁干扰主要通过电机电源接线头向外传导和通过电磁波的形式向外辐射而对汽车和外部电子器件造成不利影响。通过电机电源接线头向外传导的电磁干扰通常叫传导干扰，通过电磁波的形式向外辐射的电磁干扰通常叫辐射干扰。由于产生电磁干扰的机理大致相同，一般地，电机的传导干扰与扰辐射干扰具有相关性，从而采用电路装置来抑制干扰的原理与方法也大致相同。传导干扰主要对汽车同一电源供电系统的其他的电子产品产生不良影响，其主要造成电子产品的通讯、信号及供电系统(如电压调节器件)由于电磁干扰而引起的错误信号而产生的误动作或由于电磁干扰而引起的暂时的失电而产生的错误复位。汽车直流电机的辐射干扰其射频频谱很宽，辐射能量最强的的频率通常在10-15KHZ的范围内，而其高频部分可达500MHZ以上，这个频谱与无线电通讯、广播和电视的使用频带很相近，因而对他们产生干扰，而且，无线电装置离运行中的电机越近，干扰强度就愈大。同时，汽车直流电机的辐射干扰还会对与射频有关和与调制解调有关的电子产品产生不良影响，并会干扰这些电子产品的载波通讯。

请参见图1，现有的汽车用直流电机1的电机电源接线头端子b两端与电机开关2的正转接点K1、反转接点K2并联连接；电机开关2的常开触点K3、K6与蓄电池E的正端连接；电机开关2的常闭触点K4、K5与蓄电池E的负端连接，汽车上的电子产品100的两电源端并接在蓄电池的电源正负端；其电工作原理简述如下：当电机开关未收到电机正转或反转信号时，电机开关的正转接点K1与K4导通，而K1与K3断开，反转接点K2与K5导通，而K2与K6断开，此时电机的接线端″a″与″b″接于同一电源线上(本原理图表达的是电源地线)即电机的接线端″a″与″b″无电势差因而电机不运转；当电机开关2收到电机正转信号时，电机开关2的正转接点由于开关作用下的触点连接切换，使得K1与K3导通，而K1与K4断开，反转接点保持不变，即K2与K5导通而K2与K6断开，此时电机的接线端″a″与″b″的电势差为″+E″因而电机正转；当电机开关收到电机反转信号时，电机开关的正转接点保持不变，即K1与K4导通，而K1与K3断开，电机开关的反转接点由于开关的作用下的触点连接切换，使得K2与K6导通，而K2与K5断开，此时电机的接线端″b″与″a″的电势差为″+E″因而电机反转。请参见图2，在现有的汽车直流电机引出线两端未采取任何抑制干扰措施的测试结果来看，其在低频、中频和高频的电磁干扰均未达到有关标准的技术要求。

请参见图3，目前有一种在汽车直流电机1的电机电源接线头端子a、b两端并联一个RC吸能电路，抑制汽车直流电机的电磁干扰，其专利号为ZL02 216785.4，该电机1的电机电源接线头端子a、b两端分别与电机开关2的正转接点K1、反转接点K2并联连接；电机开关2的常开触点K3、K6与蓄电池E的正端连接；电机开关2的常闭触点K4、K5与蓄电池E的负端连接，所述的RC吸能电路包括一电容C1、两个电阻R1、R2；该电容C1一端与电机开关2的正转接点K1连接，其另一端与两个电阻R1、R2的并联接点串联连接，两个电阻R1、R2的另一并联接点与电机开关2的反转接点K2连接。该吸能电路对直流电机1的电磁干扰有抑制作用，其原理是：由于电机线圈本身的电感特性，在电机的接线两端并联一个RC吸能电路，为干扰电压提供一个交流回路并形成RLC震荡衰减回路，使得能量消耗在电阻R上。这种抑制汽车直流电机电磁干扰电路对低频干扰效果较好，对高频干扰效果很差。但汽车直流电机的电磁扰动不但有低频的成分，还有高频的成分，同时由于汽车直流电机换向时还会产生大量的尖峰波的电磁干扰。请配合参见图4，电机电源接线头″a″、″b″两端(干扰源)产生的高幅值干扰电压没有受到抑制。此技术的缺陷就显露出来：其一：该RC吸能电路对电磁扰动滤波效果较差，因为低频时电感的电抗为jωL较小，电磁扰动还会穿过电感通过电机的引线向外传导；其二，由于电机线圈本身的电感特性对电机换向时产生大量的尖峰波的衰减有限，尖峰波也会穿过电感通过电机的引线向外传导；其三，在电机的外部设置抑制汽车直流电机电磁干扰装置，对电机的应用带来麻烦，其应用起来不方便，同时工艺性较差。

发明内容

本发明是为了解决现有汽车直流电机工作时产生的电磁干扰的问题，而提供的一种抑制汽车直流电机电磁干扰装置，该装置可以吸收和降低汽车电机工作时的电磁干扰，提高汽车运行过程中的安全性与可靠性。

本发明采取的技术措施是：一种抑制汽车直流电机电磁干扰的装置，并接在汽车直流电机电源接线头两端和电机电刷引线头两端之间；其特点是：所述的抑制电磁干扰的装置包括一压敏器件、一滤波器；所述的压敏器件两端并接在汽车直流电机电刷引线头两端或电机电源接线头之间；所述的滤波器连接在汽车直流电机电源接线头两端和电机电刷引线头两端之间。

上述抑制汽车直流电机电磁干扰的装置，其中：所述的滤波器包括两个滤波电感，其中一个滤波电感串接在一个电机电源接线头与一个电机电刷引线头之间；另一个滤波电感串接在另一个电机电源接线头与电机电刷另一个引线头之间。

上述抑制汽车直流电机电磁干扰的装置，其中：所述的滤波器包括两个滤波电感、一个滤波电容；其中一个滤波电感串接在一个电机电源接线头与一个电机电刷引线头之间；另一个滤波电感串接在另一个电机电源接线头与电机另一个电刷引线头之间；所述的一滤波电容并接在电机电源接线头两端。

上述抑制汽车直流电机电磁干扰的装置，其中：所述的滤波器包括两个滤波电感、两个滤波电容；两个滤波电感中其中一个滤波电感串接在一个电机电源接线头与电机电刷一个引线头之间，另一个滤波电感串接在另一个电机电源接线头与电机另一电刷引线头之间；两个滤波电容中其中一个滤波电容串接在一个电机电源接线头与电机机壳之间，另一个滤波电容串接在另一个电机电源接线头与电机机壳之间。

上述抑制汽车直流电机电磁干扰的装置，其中：所述的滤波器包括两个滤波电感、三个滤波电容；其中一个滤波电感串接在一个电机电源接线头与一个电机电刷引线头之间，另一个滤波电感串接在另一个电机电源接线头与电机电刷另一个引线头之间；所述的三个滤波电容中其中一个滤波电容两端并接在电机电源接线头两端，另外两个滤波电容中，一个滤波电容串接在一个电机电源接线头与电机机壳之间，另一个滤波电容串接在另一个电机电源接线头与电机机壳之间。

上述抑制汽车直流电机电磁干扰的装置，其中：所述的压敏器件由压敏电阻构成。

上述抑制汽车直流电机电磁干扰的装置，其中：所述的抑制电磁干扰的装置设置在汽车直流电机机壳内的电机另部件上。

本发明由于采用了上述的技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：

1、本发明中由于设有压敏器件，该压敏器件具有吸收、抑制电磁骚扰电压的特性，压敏器件的特定电压的取值高于供电电压，因此正常工作时，压敏器件呈高阻状态，不会产生常通电流。当骚扰电压高于压敏器件的特定电压时，压敏器件立即呈现极低的阻抗迅速将其吸收，抑制，效果彻底、稳定，因此，本发明抑制骚扰电压的性能优于并联RC吸能电路。

2、本发明由于设有滤波电感L1、L2组成的滤波器，利用电感的电抗为jω L的特性，其对电机在工作时与特性有关的直流分量基本无影响，而对扰动的交流分量形成阻抗，从而形成高频滤波器，扰动的高频分量将明显减小。

3、本发明是利用电机的电枢电阻R、两个分别串联在电机电刷一端与电容C1一端的电感L1、L2和并联在压敏器件两端的电容C1形成无源的RLC滤波器的形式，使得电磁扰动的能量消耗在电机的电枢绕组的电阻R上，从而其对低频与高频的扰动都有很好的滤波效果，而对电机与直流有关的性能无任何的影响。

4、在汽车上由于设置本发明后，抑制汽车电机的电磁骚扰性能达到了发达国家的企业标准要求。

5、抑制汽车直流电机电磁干扰装置由于安装在汽车直流电机内部，从而给电机的应用带来极大的方便。

6、在汽车上由于设置本发明后，提高了汽车行驶中的安全性和可靠性。

附图说明

通过以下对本发明的四个实施例结合其附图的描述，可以进一步理解本发明的目的、具体结构特征和优点。其中，附图为：

图1是现有的汽车直流电机的工作原理图。

图2是现有的汽车直流电机的电机传导干扰测试结果波形图。

图3是现有的抑制汽车直流电机电磁干扰的电路原理图。

图4是现有的抑制汽车直流电机电磁干扰的电路的输出波形图。

图5是本发明的实施例之一抑制汽车直流电机电磁干扰装置的电路原理图。

图6是本发明的实施例之二抑制汽车直流电机电磁干扰装置的电路原理图。

图7是本发明的实施例之三抑制汽车直流电机电磁干扰装置的电路原理图。

图8是本发明的实施例之四抑制汽车直流电机电磁干扰装置的电路原理图。

图9是本发明抑制汽车直流电机电磁干扰装置的输出波形图。

图10是本发明抑制汽车直流电机电磁干扰装置的电机传导干扰测试结果图。

具体实施方式

本发明一种抑制汽车直流电机电磁干扰装置并接在汽车直流电机电源接线头两端与电机开关的正转接点、反转接点之间；该装置由抑制电磁干扰电路构成；所述的抑制电磁干扰电路包括一压敏器件、一滤波器；所述的一压敏器件两端并接在汽车直流电机电刷引线头两端或电机电源接线头两端之间；所述的滤波器连接在汽车直流电机电刷引线头与电机电源接线头两端之间。一般地，本发明的抑制电磁干扰电路常放置在汽车直流电机内部，如机壳内部或刷握架上或其他电机另部件上。

本发明抑制汽车直流电机电磁干扰装置设在汽车直流电机内对汽车直流电机工作时产生的电磁干扰进行有效的吸收、抑制，为适应不同干扰状况，本发明给出了以下四种抑制汽车直流电机电磁干扰装置的实施例。

请参见图5，这是本发明的实施例之一。抑制汽车直流电机电磁干扰装置由抑制电磁干扰电路4构成，设在汽车直流电机的机壳3内，该电路并接在汽车直流电机电源接线头a、b两端和电机电刷引线头A、B两端之间，本实施例中抑制电磁干扰电路4包括一压敏器件D4、一滤波器；压敏器件D4两端并接在电刷引线头两端或电机电源接线头两端；压敏器件D4由压敏电阻构成，压敏电阻的主要作用是对高电压尖干扰脉冲进行削峰；滤波器由两个滤波电感L41、L42组成；其中一个滤波电感L41串接在一个电机电源接线头与一个电机电刷引线头之间；另一个滤波电感L42串接在另一个电机电源接线头与另一个电机电刷引线头之间，该抑制汽车直流电机电磁干扰装置对高电压骚扰脉冲进行削峰有很好的效果，同时对高频干扰的抑制效果也很好。

请参见图6，这是本发明的实施例之二。本发明抑制汽车直流电机电磁干扰装置由抑制电磁干扰电路5构成，设在汽车直流电机的机壳3内，该电路并接在汽车直流电机电源接线头a、b两端和电机电刷引线头A、B两端之间；本实施例中抑制电磁干扰电路5包括一压敏器件D5、一滤波器；压敏器件D5两端并接在电刷引线头两端或电机电源接线头两端；压敏器件D5由压敏电阻构成，压敏电阻的主要作用是对高电压尖干扰脉冲进行削峰；滤波器由两个滤波电感L51、L52及一滤波电容C51组成；其中一个滤波电感L51串接一个电机电源接线头与一个电机电刷引线头之间；另一个滤波电感L52串接在另一个电机电源接线头与另一个电机电刷引线头之间；滤波电容C5的电容值在1pF-1μF之间，该滤波电容C51并接在电机电源接线头两端。该实施例对高电压骚扰脉冲进行削峰效果，同时对高频、中频和低频干扰的抑制效果都很好。其原理是：由于电机绕线本身具有电抗较小，高频滤波效果较差，串联两个电感在直流回路上为形成高频电路的大阻抗，同时在电机电源接线头两端并联一个电容，形成R、L、C无源滤波器的电路形式，从而形成对低频与高频都有很好的滤波效果。

请参见图7，这是本发明的实施例之三。本发明抑制汽车直流电机电磁干扰装置该装置由抑制电磁干扰电路6构成，设在汽车直流电机1的机壳3内，该电路并接在汽车直流电机电源接线头a、b两端和电机电刷引线头A、B两端之间；抑制电磁干扰电路6包括一压敏器件D6、一滤波器；压敏器件D6两端并接在电刷引线头两端或电机电源接线头两端之间；压敏器件D6由压敏电阻构成，压敏电阻的主要作用是对高电压尖干扰脉冲进行削峰。滤波器由两个滤波电感L61、L62以及两个滤波电容C62、C63组成；其中一个滤波电感L61串接在一个电机电源接线头与一个电机电刷引线头之间；另一个滤波电感L62串接在另一个电机电源接线头与另一个电机电刷引线头之间；其中一个滤波电容C62串接在一个电机电源接线头与电机机壳3之间；另一个滤波电容C63串接在另一个电机电源接线头与电机机壳3之间，从而C62和C63形成对地对称分布的两个滤波电容，其值在1pF-1μF之间。由于两个滤波电容对地的对称配置，形成R、L、C无源滤波器的电路形式。该实施例对高电压骚扰脉冲具有削峰效果，同时对高频、中频和低频干扰的抑制效果都很好。

请参见图8，这是本发明的实施例之四。本发明抑制汽车直流电机电磁干扰装置由抑制电磁干扰电路7构成，设在汽车直流电机1的机壳3内，该电路并接在汽车直流电机汽车直流电机电源接线头a、b两端和电机电刷引线头A、B两端之间；抑制电磁干扰电路7包括一压敏器件D7、一滤波器；压敏器件D7由压敏电阻构成，其两端并接在汽车直流电机电源接线头a、b两端或电机电刷引线头A、B两端之间。压敏电阻的主要作用是对高电压尖干扰脉冲进行削峰。滤波器由两个滤波电感L71、L72及三个滤波电容C71、C72、C73组成；其中一个滤波电感L71串接在一个电机电源接线头与一个电机电刷引线头之间；另一个滤波电感L72串接在另一个电机电源接线头与另一个电机电刷引线头之间；滤波电容C71两端并接汽车直流电机电源接线头a、b两端；滤波电容C72串接在一个汽车直流电机电源接线头与电机机壳3之间；滤波电容C73串接在另一个汽车直流电机电源接线头与电机机壳3之间。滤波电容C71值在1pF-1μF之间，C72和C73为对地对称分布的两个滤波电容其值在1pF-1μF之间，为提高干扰的抑制效果，常采用高频特性较好的穿心电容。由于三个滤波电容C71、C72、C73对地的对称配置，从而形成复合的R、L、C无源滤波器的电路形式。该实施例对高电压骚扰脉冲进行削峰效果，同时对高频、中频和低频干扰的抑制效果最好。由于两个滤波电容对地的对称配置，且使用高频特性较好的穿心电容，其对各频段干扰尤其是对较难处理的高频段干扰的抑制效果最好。

这些实施例抑制电磁干扰的原理是：

(1)由于压敏器件具有如下特性：当其两端的电压小于某一特定电压UT时，压敏器件呈现高阻状态；若其两端的电压大于UT，压敏器件立即从高阻状态变为低阻状态，其阻值迅速变小。若其两端的电压再次降至UT以下，压敏器件又从低阻状态变为高阻状态。本发明上述实施例很好的利用了压敏器件的这种特性，将压敏器件的两端分别连接到电机的″a″、″b″接线柱(干扰源)上，请配合参见图9，对电机工作时产生的电磁干扰进行充分的吸收，从而达到很好的干扰抑制效果。其原理是，干扰电压幅值高于压敏电阻的特定电压UT时，压敏器件立即从高阻状态变为低阻状态，其阻值迅速变小，于是高于UT值的干扰电压迅即被压敏器件所吸收，电机″a″、″b″两端(干扰源)的干扰电压被压敏器件抑制在特定电压UT的水平上。本发明中的压敏器件的特定电压UT值应合理选择，在适当的工作电压范围内，压敏器件应呈现高阻状态，不应影响电机的正常工作；同时经压敏器件抑制后的干扰电压值(即UT值)应小于相关标准中的″骚扰限值″，压敏器件对高电压尖干扰脉冲进行削峰效果好。

(2)在电机的电刷引出线两端与电机的引出线两端与分别串联一电感，主要是对高频端有滤波作用。其原理是：电感的电抗为jωL，串联在直流回路上为形成高频电路的大阻抗，而由于其电阻很小，而对直流无影响，因而不影响电机的性能(转矩、电流等参数)，从而形成高频滤波器，但其对低频的滤波效果较差。同时串联两个电感是为了提高滤波效果，使抑制干扰源的电感对地为对称配置。

(3)在电机电源接线头a、b两端并联一个电容，或在电机电源接线头a、b两端分别与机壳间并联两个电容(常用穿心式电容)，从而形成在交流回路的R、L、C无源滤波器，使得电磁扰动在RLC回路形成衰减的振荡，而使电磁扰动的能量消耗在电机的电枢绕组的电阻R上。这些实施实例对低频与高频都有很好的滤波效果。同时在电机的接线柱两端分别与机壳间并联两个电容是为了提高滤波效果，使抑制干扰源的电容对地为对称配置。

请参见图9，这是本发明抑制汽车直流电机电磁干扰的装置应用的波形图。采用本发明抑制汽车直流电机电磁干扰的装置，连接压敏器件后，电机″a″、″b″两端的骚扰电压被抑制到UT处。

请参见图10，这是本发明抑制汽车直流电机电磁干扰的装置应用在汽车玻璃升降器直流电机的一个实例，按德国大众的标准TL-VW965进行测试的结果。该电机采用现有的汽车直流电机抑制汽车直流电机电磁干扰的装置的测试结果为图2所示。图10为该电机未采用本发明抑制汽车直流电机电磁干扰的装置的测试结果，结果表面其在低频、中频和高频的电磁干扰，不但均达到该标准的L3M3K1U1技术要求，而且大大地优秀于L3M3K1U1的技术要求。

本发明抑制汽车直流电机电磁干扰装置，对汽车直流电机工作时产生的电磁干扰，无论在低频与高频的扰动都有很好的抑制、吸收作用，可有效降低汽车直流电机工作时的电磁干扰，提高汽车运行过程中的安全性与可靠性。

Claims

1、一种抑制汽车直流电机电磁干扰的装置，并接在汽车直流电机电源接线头两端和电机电刷引线头两端之间；其特征在于：所述的抑制电磁干扰的装置包括一压敏器件、一滤波器；所述的压敏器件两端并接在汽车直流电机电刷引线头两端或电机电源接线头之间；所述的滤波器连接在汽车直流电机电源接线头两端和电机电刷引线头两端之间。

2、根据权利要求1所述的抑制汽车直流电机电磁干扰的装置，其特征在于：所述的滤波器包括两个滤波电感，其中一个滤波电感串接在一个电机电源接线头与一个电机电刷引线头之间；另一个滤波电感串接在另一个电机电源接线头与电机电刷另一个引线头之间。

3、根据权利要求1所述的抑制汽车直流电机电磁干扰的装置，其特征在于：所述的滤波器包括两个滤波电感、一个滤波电容；其中一个滤波电感串接在一个电机电源接线头与一个电机电刷引线头之间；另一个滤波电感串接在另一个电机电源接线头与电机另一个电刷引线头之间；所述的一滤波电容并接在电机电源接线头两端。

4、根据权利要求1所述的抑制汽车直流电机电磁干扰的装置，其特征在于：所述的滤波器包括两个滤波电感、两个滤波电容；两个滤波电感中其中一个滤波电感串接在一个电机电源接线头与电机电刷一个引线头之间，另一个滤波电感串接在另一个电机电源接线头与电机另一电刷引线头之间；两个滤波电容中其中一个滤波电容串接在一个电机电源接线头与电机机壳之间，另一个滤波电容串接在另一个电机电源接线头与电机机壳之间。

5、根据权利要求1所述的抑制汽车直流电机电磁干扰的装置，其特征在于：所述的滤波器包括两个滤波电感、三个滤波电容；其中一个滤波电感串接在一个电机电源接线头与一个电机电刷引线头之间，另一个滤波电感串接在另一个电机电源接线头与电机电刷另一个引线头之间；所述的三个滤波电容中其中一个滤波电容两端并接在电机电源接线头两端，另外两个滤波电容中，一个滤波电容串接在一个电机电源接线头与电机机壳之间，另一个滤波电容串接在另一个电机电源接线头与电机机壳之间。

6、根据权利要求1所述的抑制汽车直流电机电磁干扰的装置，其特征在于：所述的压敏器件由压敏电阻构成。

7、根据权利要求1所述的抑制汽车直流电机电磁干扰的装置，其特征在于：所述的抑制电磁干扰的装置设置在汽车直流电机机壳内的电机零部件上。