结构设计、噪声和振动

率统一起来，来表示声音响度的高低。
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三. 噪声和振动
（2）噪声的测量 常用的噪声测量仪器：声级计、频谱分析仪和自动记录仪。
声级计：可单独测量声级，还可接入带通滤波器，对噪声进行频谱分
析仪。 频谱分析仪和自动记录仪：噪声通过一组倍频程带通滤波器，得到倍
频程噪声频谱，自动记录仪可自动记录声级和频谱图。
率为63~8000Hz的八个倍频程，它们所包括的频率范围如表9-1所示。
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三. 噪声和振动
（1）噪声的物理量度 ④ 响度级
人耳对声音的感受，不仅和声压有关，而且也和频率
有关。对声压级相同但频率不同的声音，听起来是不一样 响的，频率高的比较响。所以，我们用响度级把声压和频
（3）噪声和振动的标准
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三. 噪声和振动
（1）噪声的物理量度 ① 声压级
物体产生机械振动时，振动在弹性介质（包括气体、液体和固体以及等离子 体）中以波的方式进行传播，这个弹性波就是声波。 声波是疏密波，随着发声体的振动，使周围空气 时而变密，时而变稀，并以波的形式向远处传播。空 气变密时，压力增高；变稀时，压力降低。因而，由 于声波的存在使空气压力产生迅速的起伏，气压的起 伏部分称为声压。声压可用来衡量声音的强弱。声压 以 p（有效值）表示，单位为Pa。
其他冷却介质：氢、水，且卫封闭循环系统
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1.1 结构分类
（二）按防护型式分类
分为开启式、防护式、封闭式、防爆式、防水式、水密式、潜水 （ 油）式等。 1.开启式
结构特点：其带电和转动部分没有专门的保护装置；
适用电机：卧式、低速的中大型直流电机和 凸极同步电机，低电压大电流的直流电机。
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二. 结构设计的基本内容、原则和方法
② 转子结构设计
转子铁心：如同步机确定磁极和磁轭的详细结构尺寸固紧方式； 如其它转子铁心，除具有轴向通风道时要确定相应的结构外， 其它与定子铁心情况相似； 转轴： 设计转轴各档部分尺寸，加工精度，形位公差，表面光洁度； 核算转轴的机械强度。 转子铁心与转轴组合：套轴式、支架式。决定转子铁心和转国的径向尺
4）机械加工量少，气隙均
匀度高，下线方便，拆卸容易。
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（二）同步电机
1. 凸极同步电机
从结构上可分为卧式和立式两大类。卧式结构使用范围：大多数同步
电动机、调相机和用内燃机或冲击式、贯流式水轮机拖动的发电机；立 式结构使用范围：混流式和轴流式水轮机拖动的水轮发电机和少数同步
（一）感应电机
2. 防护式
基本特征：机座带底脚、有两个端盖轴承、单轴伸，采用两侧对称的径 向通风系统（一般为自通风，根据需要也可制成管通风），铁心中有通 风道。
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（一）感应电机 3. 箱型结构
主要部件：外罩、底座、定子、转 子和轴承。 优点：1）零部件的通用性很高； 2）易实现标准化； 3）生产周期短、绝缘质量 提高；
因为是开启式，所以适用于干燥、室内、外
部环境比较洁净的地方。
开启式电机
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1.1 结构分类
2.防护式
结构特点：其机壳结构对电机内带电部分和转动部分有必要的 机械保护，以防止意外接触，但这种保护并不显著妨碍电机的通风。
分类：根据通风口防护结构的不同分为：
网罩式：用铁丝网或多孔金属薄板遮盖通风口，使直径大于15mm 的外物不能接触到电机的带电和转动部分；
三. 噪声和振动
（1）噪声的物理量度
② 声强级和声功率级
声功率: 声源在单位时间内辐射出来的总声能；单位为W； 声 强 I: 在垂直于声波传播方向、单位时间内通过单位面积的声能。 单位为W/m2。 当声波为正弦波且按平面波形式传播时，声强和声压的关系：
p2 p2 I Z0 c Z0 —介质的特性阻抗
寸的关系；
作出转子草图。
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二. 结构设计的基本内容、原则和方法
③ 端盖结构和尺寸
主要根据通风系统、绕组对地绝缘距离、轴承套结构及端盖的 刚度与强度等方面的要求确定。
④ 作出总装草图，同时布置风扇
校核各部件的相对位置，必要间隙是否适当，安装、外形尺寸 是否符合要求；制造装配拆卸维修是否方便，进行必要的修改，逐步 给出零件图，详细准确的总装配图，校核总装尺寸。
高的机械强度，能承受爆炸性气体在电机内部产生的爆炸力，而且 沟通电机内外的各金属接缝面均具有足够的长度，以防止爆炸时电机
内部的高温气体迅速传递到电机外部。
适用电机：煤矿和化工等企业中使用的电机。 防爆电机作为主要的动力设备，通常用于驱动泵、风机、压缩机
和其他传动机械等。
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⑤ 应考虑电机装拆和维修方便；
⑥ 适当注意外形美观。
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二. 结构设计的基本内容、原则和方法
2.3 结构设计的方法
包括交流电机的结构设计和Leabharlann Baidu流电机的结构设计。
（1）交流电机的结构设计
1、确定总体结构 2、确定定、转子的结构
① 定子结构设计的内容和方法
定子铁心：确定轴向和周向固紧方式，径向通风道元件的结构；采用扇 形片时，确定扇形片划分、鸽尾槽数目、尺寸、布型；大型还要确定铁心两端阶梯 部分的具体结构； 定子绕组：应先计算和作图求得端部尺寸；确定固定方式；作出定子的 分装草图。
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二. 结构设计的基本内容、原则和方法
2.2 结构设计的原则
① 应保证电机在规定期限内能安全可靠地运行； ② 所有结构型式一般应符合有关国家标准规定，如防护型式、轴 承型式、中心高、外形尺寸、安装尺寸等；
③ 尽量使零部件符合“标准化、系列化、通用化”的要求；
④ 应具有良好的结构工艺性；
1.1 结构分类
5. 防水式
结构特点：其机壳结构能阻止具有一定压力的水进入电机内部。
6. 水密式
结构特点：其浸没在水中时，机壳结构能阻止水进入电机内部。
7. 潜水（油）式
结构特点：在规定的水（油）压下，能长期在水（油）中运行。
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1.1 结构分类
（三）按安装结构型式分类
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二. 结构设计的基本内容、原则和方法
2.1 结构设计的基本内容
① 确定电机的总体结构型式，包括防护型式、轴承型式和数目、 轴伸型式、安装方式、通风系统等。 ② 确定零部件的结构型式、材料、形状、尺寸、加工精度、形位公
差、表面粗糙度和技术要求等。
③ 确定某些零部件之间的机械连接方式、配合种类等。 ④ 核算零部件的机械性能。

—传播声波的介质密度
c
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—介质中的声速
三. 噪声和振动
声功率级：
LW 10lg
W W0
声强级：
LI 10 lg
I I0
W0 —基准声功率
I0 —基准声强
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三. 噪声和振动
（1）噪声的物理量度
③ 噪声的频谱
正常人能听觉到的声音的频率范围一般为20~20000Hz。 噪声测量中最常用的是：倍频程和1/3倍频程
类及传动方式、电机的容量与转速、冷却方式、防护型
式、轴承型式和数目、安装方式等。
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1.1 结构分类
电机的总体结构可有不同的分类方法，下面简单介绍按通风冷却系
统、防护型式和安装结构型式来进行分类。
（一）按通风冷却系统分类
空冷：自冷、自扇冷、他扇冷、管道通风、自由循 环通风、封闭循环通风等；
电机设计
结构设计、噪声和振动
西北工业大学
目录
一. 电机的基本结构形式
1.1结构分类 1.2典型结构介绍
二. 结构设计的基本内容、原则和方法
三. 电机的噪声和振动源及抑制噪声的措 施简介
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一. 电机的基本结构形式
影响电机总体结构的因素：
电机的类别、运行条件、原动机或被传动机械的种
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三. 噪声和振动
正常人耳刚能听到的声压是：2×10-5 Pa；
能使人耳产生疼痛感觉的声压是：20 Pa；
声压级：
p
p0
p Lp 20lg p0
—声压；
单位：分贝（dB）
—基准声压，取1000Hz时的声压，即2×10-5 Pa。
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二. 结构设计的基本内容、原则和方法
（2）直流电机的结构设计
直流电机与交流电机大体相似，只是电枢在转子上磁
极在定子上，且有换向极。
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三. 噪声和振动
噪声是一种不同频率和不同强度无规律地组合在一起的声 音。 缺点：影响人们生活和工作；使物理装置和设备疲劳或失 效；干扰其他信号。 因而，必须采取一定的措施，将噪声减少到允许限度以内。
国家标准《GB997—81》规定，对于旋转电机，根据安装结构型式
，可分为表8-1所示的9类，每类又分为若干组。（具体见书P141）
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1.2 典型结构介绍
无论哪种电机，结构上都是由固定（静止）、转动和过渡
三大部分组成。
下面简述三种主要类型的电机典型结构：
（一）感应电机
1、
2、 3、
封闭式
防护式 箱型结构
（二）同步电机 1、 2、 凸极同步电机 隐极同步电机
（三）直流电机
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（一）感应电机
1. 封闭式
基本特征：卧式、机座带底脚、有两个端盖轴承、单轴伸（根据需要也
可制成双轴伸）、带内外风扇。
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汽笛声 定、转子零件之 间的相对移动
哨声 空隙中共振干扰
铁心及与其相联 的机械构件中的 振动、共振
气体中有涡流 使气体受扰动
气体压力周期 性波动
周期或非周期机械 冲击或振动
噪声通过电机周围空气而传播
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三. 噪声和振动
（一）噪声的一般概念
（1）噪声的物理量度
（2）噪声的测量
电机是一种噪声源。它的噪声水平是衡量质量标准的一项
重要指标，且在市场竞争中也是一个重要因素。
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三. 噪声和振动
电机产生的三类噪声及其振动源分类
电机中产生的噪声
电磁噪声 气隙中各谐波磁场 引起的交变电磁力
空气动力噪声
机械噪声 例如轴承或电刷装 置等的机械摩擦
宽频带声 结构件 （如风扇等） 在气体中旋转
f 上 f下 2
倍频程：上下限两个频率值之比为 2:1的频带，即 21 3
1/3倍频程:将一个倍频程按 关系再分为三段频带，即
f上 f下 2
13
f中
f 上 f下
中心频率：某一 频程上限频率和下限频率的几何平均值，即 目前通用的十个倍频程的中心频率为31.5、63、125、250、500、1000、 2000、4000、8000、16000Hz。实际上，测量噪声时通常只需要使用中心频
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三. 噪声和振动
（3）电机噪声和振动的标准 我国GB755-81《电机基本技术要求》规定：电机的噪声限值分为N
3. 封闭式
结构特点：其机座和端盖能阻止电机内外空气自由交换，但不要求
完全密封；可以防护来自任何方向的液体和异物进入电机内部。 适用电机：安装在多尘或露天 （但气候不异常）场合的电机。
封闭式电机
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1.1 结构分类
4. 防爆式（隔爆式）
结构特点：其外形与封闭式电机类似，但其机座和端盖具有较
电动机。
1）卧式凸极同步电机
基本特征：卧式、基座带底脚、 有两个端盖式轴承、单轴伸、自 扇冷通风系统。
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（二）同步电机
2）立式凸极同步电机
主要用于水轮发电机，根据推力轴承的位置可分为：悬式和伞式。
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（三）直流电机
基本特征：防护式、基座带底脚、有两个端盖轴承、单轴伸（根据需要也可制成 双轴伸）、自扇冷轴向抽风式通风系统。
防滴式：防止垂直下落的液体或固体直接进入电机的内部；
防溅式：防止与垂直线的夹角成100°的范围内任何方向的液体或 固体进入电机内部。
适用电机：使用场所对电机无特殊要求的情况。
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1.1 结构分类
防护式电机
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1.1 结构分类