廉价且易于操作，电刷直流电机以合适的价格在汽车，航空航天，医疗，工业，家电，消费和家庭自动化产品等行业中提供理想的性能平衡。因此，全球每年生产数十亿个，这一数字预计在未来10年还会增加。然而，不断增加的电磁兼容性(EMC)要求，以及更拥挤和“嘈杂”的电子环境，将这些低端解决方案的成本推高到与更昂贵的无刷替代方案相当的水平，有可能打破这种平衡。

问题是电刷摩擦换向器时产生的电磁干扰(EMI)——这是设计的固有缺陷。为了抵消产生的噪声，需要屏蔽和滤波组件的组合。这不仅提高了成本，而且市场上许多用于电刷直流电动机的EMI/RF滤波解决方案无法满足当今更高的EMC要求。

约翰森介电公司(Johanson Dielectrics)生产各种多层陶瓷电容器和EMI滤波器，该公司的Christophe cambrrelin解释说:“许多EMI滤波解决方案不能滤除产生的所有形式的噪声，许多解决方案在不相应增加成本的情况下无法处理更高的直流电流。”为了解决这些问题，Johanson Dielectrics等公司现在提供更先进的EMI滤波解决方案，在满足不断发展的EMC要求的同时，略微增加了刷式直流电机的成本。

嘈杂的电子产品

当电子设备接收到强电磁波时，电路中就会产生不需要的电流，从而干扰预定的工作。电磁干扰甚至会对正在运行的设备造成物理损坏。工作电路频率的增加，高频噪声扩大了受影响的频率范围，电子设备的小型化缩短了源和受害者之间的距离，这些都加剧了问题。

如果这还不够，许多电子设备更容易受到噪音的影响，即使能量更少，因为今天的电路在更低的电压下工作。

因此，汽车行业等行业越来越多地转向无刷直流电动机。使用无刷直流电动机，换向是电子完成的。因此，产生的噪声明显减少(机械换向不产生噪声)，但实现的复杂性和成本增加。因此，如果有选择，原始设备制造商会倾向于解决方案，考虑到涉及的数量，将保持相对较低的电刷直流电机价格。

电磁干扰滤波解决方案

EMI/RFI干扰在从几百赫兹到几吉赫兹的宽频率范围内辐射或进行。当在线路上施加不同电平的电压时，就会产生辐射噪声。为了将辐射限制在电机外壳内，直流电刷电机制造商应采取一些预防措施。最重要的是用于电机外壳的材料，它应该是金属的，以及它上面的金属帽(不是塑料)。当瓶盖由塑料制成时，用户需要用金属屏蔽(可能是金属化的PCB)覆盖它。

当进行EMI/RFI时，产生的噪声沿电力引线传播，然后被辐射。屏蔽对传导噪声无效，因此需要用单独的设备进行滤波。传统的共模滤波方法包括低通滤波器，它由电容组成，通过频率低于选定截止频率的信号，并衰减频率高于截止频率的信号。

oem的选择包括2电容差分、3电容(一个x盖和2个y盖)、馈通滤波器、共模扼流圈、LC滤波器或这些的组合。然而，为了满足日益增长的EMC要求，低成本的解决方案，如2电容差分滤波器是不够的，因为不匹配的电容对每条线产生不同的滤波，因此进行模式转换(即部分共模噪声转换为差分噪声，反之亦然)。如果EMC要求仅在相对较低的频率(例如< 150 MHz，如汽车中的AM/FM无线电)，传统的3电容滤波器就足够了。

虽然3-电容滤波器具有良好的滤波性能，但在滤波电信频段的噪声时通常是无效的。其他解决方案，如馈通滤波器在宽频段提供良好的抑制，但当电源线必须携带几安培电流时，价格就会变得昂贵。此外，馈通滤波器是单端器件，因此可能引入模式转换(如2盖滤波器)。cambrrelin说:“不管产生的噪音如何，如果需要高直流电流，就需要一个非常大、昂贵的馈通滤波器，这就消除了电刷直流电机作为低成本解决方案的问题。”

对于有刷直流电动机，一个可能的低通滤波器的替代品是共模扼流圈。

当共模信号(相同的交流电流)通过共模扼流圈的每个绕组时，来自每个绕组的磁场相加，因此阻抗显著增加。另一方面，当一个微分信号(相反的交流电流)通过每一个绕组时，来自每一个绕组的磁场将彼此相减，因此阻抗显著降低。

这就是为什么共模扼流圈会阻塞共模噪声，但会让差分信号通过。与馈通滤波器类似，需要更大、更昂贵的普通扼流圈才能携带较大的电流(即大于1A rms)。尽管共模扼流圈很流行，但更好的替代品可能是单片EMI滤波器。

与共模扼流圈相比，单片EMI滤波器以更小的封装提供更强的RFI抑制。单片EMI滤波器还拒绝更宽的频带，并且不受所需直流电流的影响，因为它安装在分流中(在线路和“地”之间)。

EMI滤波器将两个平衡并联电容器组合在一个封装中，具有互感抵消和屏蔽效果。这些滤波器可以在连接到四个外部连接的单个设备中利用两个独立的电通路。与其他EMI滤波器一样，单片EMI滤波器衰减超过指定截止频率的所有能量，只选择传递所需的信号能量，同时将不需要的噪声转移到“地”。

然而，关键是非常低的电感和匹配阻抗。对于单片EMI滤波器，端子内部连接到设备内的公共参考(屏蔽)电极，并且板由参考电极分开。

单片EMI滤波器可以有效从50 kHz到6 GHz，它可以过滤共模和差模噪声。该滤波器也几乎没有限制直流电流的数量，因为它被设计成与电机并联工作，没有直流电流通过它。

脉冲宽度调制信号

不管滤波器的类型如何，一个经常被忽视的因素是许多电刷直流电动机是由脉宽调制(PWM)信号控制的。使用PWM信号，电压以几千赫兹(kHz)到几十kHz之间的非常快的速度开关。总功率是根据开关打开的时间和关闭的时间来计算的。PWM信号特别适合于电机，因为电机的时间常数相对于PWM信号的周期非常长。这就是为什么电刷直流电动机的作用就好像PWM信号的平均值被应用在电源引线上。

Cambrelin解释说:“当你在实验室中首次测试电机时，EMI滤波器可能表现良好，但当你在电源引线上应用PWM信号时，一切都变了。”“你想过滤掉噪声，但不是[无意中]过滤掉PWM信号。如果你没有选择正确的过滤器，电机甚至可能无法启动。”对于不习惯开发差分LC滤波器的用户来说，这可能是一个问题。

使用单片EMI滤波器，在滤波方面不需要特殊技能:滤波器的响应(即对频率的共模噪声抑制)由制造商直接提供。例如，Johanson Dielectrics提供了一个在线工具，简化了在https://s21plotter.johansondielectrics.com．

Johanson Dielectrics也在研究一种刷式直流电机的集成解决方案，该解决方案将允许直接将单片EMI滤波器安装在外壳上，而不需要制造PCB。“随着蓝牙、Wi-Fi和现在的5G设备的更高频率，EMI问题将变得更加严重。这意味着EMI滤波器必须处理更宽的频率范围，同时允许适当的信号通过。这也有助于原始设备制造商满足大多数国家限制噪音排放的监管标准。”cambrrelin说。