1、電機(jī)電磁噪聲產(chǎn)生原因分析電磁噪聲是由在時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）氣隙空間的磁場是一個旋轉(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，產(chǎn)生了電磁噪聲。（2）氣隙磁場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，在一般情況下，對高次諧 波來說，電動機(jī)轉(zhuǎn)子剛度相對較強(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 的某個固有頻率接近或相等時，就會引起“共

2、振”。在這種情況下，即使徑向力的波幅不 大，也會導(dǎo)致鐵心變形、周期性震動和產(chǎn)生較大噪聲。（4）定子變形后引起周圍空氣振動，從而產(chǎn)生噪聲。這時，定子相當(dāng)于一個聲輻射 器。（5）當(dāng)鐵心飽和時，將會使磁場正弦分布的頂部變得平坦，在磁場分布中加大了三 次諧波分量，將使電磁噪聲增加。（6）定轉(zhuǎn)子槽都是開口的，氣隙磁導(dǎo)在旋轉(zhuǎn)時也是在變化和波動的。氣隙磁場中出 現(xiàn)了很多由于槽開口引入的諧波。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：電磁 噪聲；機(jī)械噪聲；空氣動力噪聲。電磁噪聲電磁噪聲主要是由氣隙磁場作用于定子鐵芯的徑向分量所產(chǎn)生的。它 通過磁軛向外傳播，使定子鐵芯產(chǎn)生振動變形。其次是氣隙磁場的切向分量，它 與電磁轉(zhuǎn)矩相反，使鐵芯齒局部變形振動。當(dāng)徑向電磁力波與定子的固有頻率接 近時，就會引起共振，使振動與噪聲大大增強(qiáng)，甚至危及電機(jī)的安全。根據(jù)麥克斯韋定律，氣隙磁場中單位面積的徑向電磁力按下式計算：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 著主波磁勢與各次諧波磁勢，它們相互作用可以產(chǎn)生一系列的力波。主波磁場產(chǎn)生的力波主波磁場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 分不會產(chǎn)生振動與噪聲。P1=P0cos（2p 9-2 3 1t-2 9 0），其中p主波的極對數(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。諧波磁場產(chǎn)生的力波諧波磁場產(chǎn)生的力波所引起的振動與噪聲，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)子斜一個定子槽 距時，其齒諧波所產(chǎn)生的徑向力要比直槽時小得多。單邊磁拉力所產(chǎn)生的力波由于定、轉(zhuǎn)子的偏心，或磁路的不對稱，將引起磁 通分配的不對稱，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)其中極對數(shù)為p1的附加磁場與主波磁 場相互作用時，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與噪聲。 因此，我們在設(shè)計或加工時，定、轉(zhuǎn)子圓度一定要達(dá)要求，磁路一定要對稱、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?，?應(yīng)太高，但過低又會影響材料的利用率；選擇合適的槽配合，避免出現(xiàn)低次力 波；采用轉(zhuǎn)子斜槽，斜一個定子槽距；定、轉(zhuǎn)子磁路對稱均勻，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)和串勵交流電機(jī)中的碳刷也會產(chǎn)生振動而引起噪聲。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、振動加大，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，對滾珠、內(nèi) 圈、外圈的機(jī)加工一定要達(dá)到設(shè)計要求，在裝 配時，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，必須對軸承施加適當(dāng)?shù)膲毫?。一般選用

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，可采用含油 滑動軸承，它比同尺寸的滾動軸承的噪聲有時可低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，制造與安裝時的圓度和同心度是合格的，則運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，它對軸承 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)動時就會產(chǎn)生附加的離心力，軸承或支架就會受到 周期性附加離心力的作用，通過軸承或支架傳到外殼，引起振動，產(chǎn)生噪聲。當(dāng) 不平穩(wěn)量過大或轉(zhuǎn)速過高，將使電機(jī)無法正常工作，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產(chǎn)生較大的噪聲。轉(zhuǎn)子的平衡有二 種：靜平衡與動平衡。靜平衡的轉(zhuǎn)子不一定動平衡，但動平衡的轉(zhuǎn)子一定會靜 平衡。所以轉(zhuǎn)子僅校靜平衡是不 夠的，對于速度較高的轉(zhuǎn)子必須校動平衡。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，但對鐵芯會造成 一定損傷，特別是在不平衡量較大時，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)扇同樣需要校動平衡。圖1是 德國工程師學(xué)會（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一對于小電樞；b一對于固定的渦輪發(fā)電機(jī)或有特 殊要求的中型

11、或大型電樞；c一對于特殊要求的小電樞；d一對于精密磨床的電樞?？諝鈩恿υ肼暤漠a(chǎn)生與控制電機(jī)的空氣動力噪聲是由旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子及隨軸一起旋 轉(zhuǎn)的冷卻風(fēng)扇造成空氣的流動與變化所產(chǎn)生的。流動愈快、變化愈劇烈，則噪聲 越大。空氣動力噪聲與轉(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 低空氣動力噪聲的主要措施如下：對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；對外風(fēng)扇，在設(shè)計時盡量不留通風(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、 無扭曲變形、間距均勻，且應(yīng)校動平衡；風(fēng)道中盡量減少障礙物，有專用風(fēng) 道的宜采用流線形風(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