1、電機(jī)電磁噪聲產(chǎn)生原因分析電磁噪聲是由在時(shí)間上和空間上作變化，并由電機(jī)各部分之間作用的磁拉力引起的。 對(duì)于異步電機(jī)電磁噪聲的形成的原因可以歸為：（1）氣隙空間的磁場(chǎng)是一個(gè)旋轉(zhuǎn)力波，它的徑向力波使定子和轉(zhuǎn)子發(fā)生徑向變形和 周期性震動(dòng)，產(chǎn)生了電磁噪聲。（2）氣隙磁場(chǎng)中除了電源基波分量外，還有高次諧波分量，高次諧波的徑向力波也 都分別作用于定轉(zhuǎn)子鐵心上，使它們產(chǎn)生徑向變形和周期震動(dòng)，在一般情況下，對(duì)高次諧 波來(lái)說(shuō)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子剛度相對(duì)較強(qiáng)，定子鐵心的徑向變形是主要的，可能產(chǎn)生較大的噪 聲。（3）定子鐵心不同階次諧波的變形，有不同的固有頻率，當(dāng)徑向力波的頻率與鐵心 的某個(gè)固有頻率接近或相等時(shí)，就會(huì)引起“共

2、振”。在這種情況下，即使徑向力的波幅不 大，也會(huì)導(dǎo)致鐵心變形、周期性震動(dòng)和產(chǎn)生較大噪聲。（4）定子變形后引起周?chē)諝庹駝?dòng)，從而產(chǎn)生噪聲。這時(shí)，定子相當(dāng)于一個(gè)聲輻射 器。（5）當(dāng)鐵心飽和時(shí)，將會(huì)使磁場(chǎng)正弦分布的頂部變得平坦，在磁場(chǎng)分布中加大了三 次諧波分量，將使電磁噪聲增加。（6）定轉(zhuǎn)子槽都是開(kāi)口的，氣隙磁導(dǎo)在旋轉(zhuǎn)時(shí)也是在變化和波動(dòng)的。氣隙磁場(chǎng)中出 現(xiàn)了很多由于槽開(kāi)口引入的諧波。降低電磁噪聲的方法：（1）合理選擇氣隙磁密。（2）選擇合適繞組形式和并聯(lián)支路數(shù)（3）增加定子槽數(shù)以減少諧波分布系數(shù)（4）合適的槽配合（5）利用磁性槽楔（6）轉(zhuǎn)子斜槽電機(jī)噪聲的分類(lèi)根據(jù)電機(jī)噪聲產(chǎn)生的不同方式,大致可把其噪聲

3、分為三大類(lèi)：電磁 噪聲；機(jī)械噪聲；空氣動(dòng)力噪聲。電磁噪聲電磁噪聲主要是由氣隙磁場(chǎng)作用于定子鐵芯的徑向分量所產(chǎn)生的。它 通過(guò)磁軛向外傳播，使定子鐵芯產(chǎn)生振動(dòng)變形。其次是氣隙磁場(chǎng)的切向分量，它 與電磁轉(zhuǎn)矩相反，使鐵芯齒局部變形振動(dòng)。當(dāng)徑向電磁力波與定子的固有頻率接 近時(shí)，就會(huì)引起共振，使振動(dòng)與噪聲大大增強(qiáng)，甚至危及電機(jī)的安全。根據(jù)麥克斯韋定律，氣隙磁場(chǎng)中單位面積的徑向電磁力按下式計(jì)算：1式中：B 氣隙磁密9機(jī)械角位移U0真空磁導(dǎo)率由于定、轉(zhuǎn)子繞組中存在 著主波磁勢(shì)與各次諧波磁勢(shì)，它們相互作用可以產(chǎn)生一系列的力波。主波磁場(chǎng)產(chǎn)生的力波主波磁場(chǎng)B1所產(chǎn)生的徑向力波為：Pr1=P0+P1，式中， 是徑向力

4、的不變部分，它均勻作用于圓周上，使定子鐵芯受到壓縮應(yīng)力。不變部 分不會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)與噪聲。P1=P0cos（2p 9-2 3 1t-2 9 0），其中p主波的極對(duì)數(shù)，3 1主波的角速度，90一初相角。P1是徑向力波的交變部分，這個(gè)力波的角頻 率是2 3 1，即2倍的電源頻率，它使定、轉(zhuǎn)子產(chǎn)生2倍電源頻率的振動(dòng)與噪 聲。它的強(qiáng)度與氣隙磁密的平方成正比。這在兩極的大容量電機(jī)中，容易產(chǎn)生較 大的影響，而在一般情況下，由于它的頻率較低，其影響不顯著。諧波磁場(chǎng)產(chǎn)生的力波諧波磁場(chǎng)產(chǎn)生的力波所引起的振動(dòng)與噪聲，一方面與該 力波的幅值大小有關(guān)，也與力波的次數(shù)有關(guān)。在大多數(shù)情況下，次數(shù)小于10的 影響較大，高次數(shù)的

5、力波一般不考慮。所以一定要選擇合適的定轉(zhuǎn)子槽配合，以 避免產(chǎn)生較低次的力波。若Z1和Z2分別代表定、轉(zhuǎn)子槽數(shù)，則要求：Z1-Z2 2(0 或 2p),Z1-Z2N(1 或 2p1)， Z1-Z2N(2 或 2p2),Z1-Z2#(3 或 2p 3)。由一階齒諧波所產(chǎn)生的力波由于定子或轉(zhuǎn)子上齒槽的影響，磁導(dǎo)將產(chǎn)生周期 性變化，而引起氣隙磁密的大小周期性 變化，而產(chǎn)生了齒諧波。這齒諧波所引 起的振動(dòng)與噪聲可采用斜槽的方法，將其削弱。一般情況下，轉(zhuǎn)子斜一個(gè)定子槽 距時(shí)，其齒諧波所產(chǎn)生的徑向力要比直槽時(shí)小得多。單邊磁拉力所產(chǎn)生的力波由于定、轉(zhuǎn)子的偏心，或磁路的不對(duì)稱(chēng)，將引起磁 通分配的不對(duì)稱(chēng)，而出現(xiàn)一

6、邊受力大、一邊受力小的現(xiàn)象，也就產(chǎn)生了單邊磁 拉力。它隨著轉(zhuǎn)速而周期性地變化。當(dāng)其中極對(duì)數(shù)為p1的附加磁場(chǎng)與主波磁 場(chǎng)相互作用時(shí)，所產(chǎn)生的力波次數(shù)為1，這樣低的力波很可能引起振動(dòng)與噪聲。 因此，我們?cè)谠O(shè)計(jì)或加工時(shí)，定、轉(zhuǎn)子圓度一定要達(dá)要求，磁路一定要對(duì)稱(chēng)、均 勻。在電機(jī)裝配中，應(yīng)校驗(yàn)定、轉(zhuǎn)子的同軸度，使之在精度要求范圍內(nèi)。降低電磁噪聲的方法綜上所述產(chǎn)生電磁噪聲的成因，我們可采用下列方法降低 電磁噪聲。盡量采用正弦繞組，減少諧波成份；選擇適當(dāng)?shù)臍庀洞琶埽?應(yīng)太高，但過(guò)低又會(huì)影響材料的利用率；選擇合適的槽配合，避免出現(xiàn)低次力 波；采用轉(zhuǎn)子斜槽，斜一個(gè)定子槽距；定、轉(zhuǎn)子磁路對(duì)稱(chēng)均勻，迭壓緊密； 定

7、、轉(zhuǎn)子加工與裝配，應(yīng)注意它們的圓度與同軸度；注意避開(kāi)它們的共振頻 率。機(jī)械噪聲機(jī)械噪聲包括軸承噪聲、因轉(zhuǎn)子不平衡而產(chǎn)生的噪聲及裝配偏心而引起 的噪聲。另外，直流電機(jī)和串勵(lì)交流電機(jī)中的碳刷也會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)而引起噪聲。在 很多情況下，機(jī)械噪聲往往成為電機(jī)噪聲的主角。軸承噪聲的產(chǎn)生與控制由于軸承隨電機(jī)轉(zhuǎn)子一起旋轉(zhuǎn)，因滾珠、內(nèi)圈、外圈表 面的不光滑，它們之間有間隙，滾珠的不圓或內(nèi)部混合雜物，而引起它們間互相 碰撞產(chǎn)生振動(dòng)與噪聲。其產(chǎn)生的噪聲值與滾珠、內(nèi)外圈溝槽的尺寸精度、表面 粗糙度及形位公差等有很大關(guān)系。有人認(rèn)為，只要采用精密軸承就可以降低軸承 噪聲，殊不知使用后，反而使噪聲增加。原因是軸與軸承內(nèi)圈的配

8、合過(guò)緊，使精 密軸承的內(nèi)圈變形大于普通軸承的變形量，因而跳動(dòng)、振動(dòng)加大，噪聲上升。所 以軸承與軸承室、軸的配合也是非常重要的。降低軸承噪聲應(yīng)采取下列方法： 一般應(yīng)采用密封軸承，防止雜物進(jìn)入；軸承生產(chǎn)廠在軸承裝配前，對(duì)滾珠、內(nèi) 圈、外圈的機(jī)加工一定要達(dá)到設(shè)計(jì)要求，在裝 配時(shí)，應(yīng)有嚴(yán)格的退磁清選工序， 洗去油污與鐵屑。事實(shí)證明，清洗后的軸承比清洗前的軸承噪聲一般降低3dB。 潤(rùn)滑脂一定要清潔干凈，絕不能含有任何鐵屑、灰塵和雜質(zhì)；軸承外圈與軸承 室的配合、內(nèi)圈與軸的配合，一般不宜太緊。軸承外圈與軸承室的配合，其徑向 間隙宜在39 rm的范圍內(nèi)；為消除轉(zhuǎn)子的軸向間隙，必須對(duì)軸承施加適當(dāng)?shù)膲毫ΑＲ话氵x用

9、波形彈簧墊圈 或三點(diǎn)式彈性墊圈，且以放在軸伸端為宜；對(duì)于噪聲要求特別的電機(jī)，宜選用低噪聲軸承。當(dāng)負(fù)載不太大時(shí)，可采用含油 滑動(dòng)軸承，它比同尺寸的滾動(dòng)軸承的噪聲有時(shí)可低10dB左右；轉(zhuǎn)子機(jī)械不平衡產(chǎn)生的噪聲與控制如果一個(gè)電機(jī)轉(zhuǎn)子(包括上面的繞組)的質(zhì)量 分布是均勻的，制造與安裝時(shí)的圓度和同心度是合格的，則運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，它對(duì)軸承 或支架的壓力只有靜壓力，即轉(zhuǎn)子本身的重量。如果轉(zhuǎn)子的質(zhì)量分布是不均勻的， 則轉(zhuǎn)子是不平衡的轉(zhuǎn)子，它轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)就會(huì)產(chǎn)生附加的離心力，軸承或支架就會(huì)受到 周期性附加離心力的作用，通過(guò)軸承或支架傳到外殼，引起振動(dòng)，產(chǎn)生噪聲。當(dāng) 不平穩(wěn)量過(guò)大或轉(zhuǎn)速過(guò)高，將使電機(jī)無(wú)法正常工作，甚至損壞或飛

10、逸，后果十 分嚴(yán)重。電機(jī)中冷卻風(fēng)扇的不平衡同樣也會(huì)產(chǎn)生較大的噪聲。轉(zhuǎn)子的平衡有二 種：靜平衡與動(dòng)平衡。靜平衡的轉(zhuǎn)子不一定動(dòng)平衡，但動(dòng)平衡的轉(zhuǎn)子一定會(huì)靜 平衡。所以轉(zhuǎn)子僅校靜平衡是不 夠的，對(duì)于速度較高的轉(zhuǎn)子必須校動(dòng)平衡。目 前常用兩種方法使之平衡：去重法與加重法。去重法效率較高，但對(duì)鐵芯會(huì)造成 一定損傷，特別是在不平衡量較大時(shí)，就不宜采用此法。加重法的加工效率不高， 但比較靈活，且不損傷轉(zhuǎn)子鐵芯。不平衡的風(fēng)扇同樣需要校動(dòng)平衡。圖1是 德國(guó)工程師學(xué)會(huì)（VDI）標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的電機(jī)允許的殘留不平衡量或總偏心值。圖1允 許的殘留不平衡量或總偏心值a一對(duì)于小電樞；b一對(duì)于固定的渦輪發(fā)電機(jī)或有特 殊要求的中型

11、或大型電樞；c一對(duì)于特殊要求的小電樞；d一對(duì)于精密磨床的電樞。空氣動(dòng)力噪聲的產(chǎn)生與控制電機(jī)的空氣動(dòng)力噪聲是由旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子及隨軸一起旋 轉(zhuǎn)的冷卻風(fēng)扇造成空氣的流動(dòng)與變化所產(chǎn)生的。流動(dòng)愈快、變化愈劇烈，則噪聲 越大。空氣動(dòng)力噪聲與轉(zhuǎn)速、風(fēng)扇與轉(zhuǎn)子的形狀、粗糙度、不平衡量及氣流的風(fēng) 道截面的變化和風(fēng)道形狀有關(guān)。風(fēng)扇噪聲在電機(jī)的噪聲中往往占主要地位。降 低空氣動(dòng)力噪聲的主要措施如下：對(duì)散熱良好或溫升不高的電機(jī)盡量取消風(fēng)扇， 消除噪聲源；對(duì)外風(fēng)扇，在設(shè)計(jì)時(shí)盡量不留通風(fēng)裕量，優(yōu)先采用軸流式風(fēng)扇； 外風(fēng)扇與轉(zhuǎn)軸的聯(lián)接不用鍵聯(lián)接，而采用滾花直紋工藝；外風(fēng)扇應(yīng)厚薄均勻、 無(wú)扭曲變形、間距均勻，且應(yīng)校動(dòng)平衡；風(fēng)道中盡量減少障礙物，有專(zhuān)用風(fēng) 道的宜采用流線(xiàn)形風(fēng)道，風(fēng)道的截面變化不要突然；轉(zhuǎn)子的表面應(yīng)盡量光