电机振动噪音的原因及对策

电机振动噪音的原因及对策

发表时间：2019-09-17T09:08:06.447Z 来源：《基层建设》2019年第18期作者：赖桂青

[导读] 摘要：世界经济的发展和制造自动化的提高，电机的用量与日俱增。

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摘要：世界经济的发展和制造自动化的提高，电机的用量与日俱增。尤其是在新能源汽车、家电及工业等领域内得到广泛应用，但是由于电机噪音的不合格引起相关产品的振动、噪音问题，会影响电机的可靠性和安全性。关于电机噪音的研究十分复杂，其中涉及机械振动、物理声学、数学、电磁等多个领域，它不仅仅受电机某个运动部件的影响，还要考虑电机的整体。根据噪音产生的原因，通常将电机噪音分为电磁噪音、机械噪音和空气动力噪声。

关键词：电机噪音、原因、对策

引言

振动与噪音是电机重要的技术指标，如何降低电机的振动与噪音是中小型电机行业中普遍存在的问题。根据噪音产生的原因，通常将电机噪音分为电磁噪音、机械噪音和通风噪音。

1 电磁噪音

电机电磁噪声产生原因分析电磁噪声是由在时间上和空间上作变化，并由电机各部分之间作用的磁拉力引起的。

对于异步电机电磁噪声的形成的原因可以归为：

（1）气隙空间的磁场是一个旋转力波，它的径向力波使定子和转子发生径向变形和周期性震动，产生了电磁噪声。

（2）气隙磁场中除了电源基波分量外，还有高次谐波分量，高次谐波的径向力波也都分别作用于定转子铁心上，使它们产生径向变形和周期震动，在一般情况下，对高次谐波来说，电动机转子刚度相对较强，定子铁心的径向变形是主要的，可能产生较大的噪声。（3）定子铁心不同阶次谐波的变形，有不同的固有频率，当径向力波的频率与铁心的某个固有频率接近或相等时，就会引起“共振”。在这种情况下，即使径向力的波幅不大，也会导致铁心变形、周期性震动和产生较大噪声。

（4）定子变形后引起周围空气振动，从而产生噪声。这时，定子相当于一个声辐射器。

（5）当铁心饱和时，将会使磁场正弦分布的顶部变得平坦，在磁场分布中加大了三次谐波分量，将使电磁噪声增加。

（6）定转子的槽都是开口的，气隙磁导在旋转时也是在变化和波动的。气隙磁场中出现了很多由于槽开口引入的谐波。

1.1电磁噪音的降低对策

（1）定子、转子的槽数配合。对电机振动和噪音起主要作用的是振动阶数较低、幅值较大的力波，高阶数或磁场幅值较小的力波可以不用考虑。

（2）采用斜槽，不管空载还是负载状态下，斜一个槽距以上的电磁噪音明显低于直槽。这是由于定子或转子采用斜槽能有效地削弱谐波磁场引起的附加转矩和电磁噪音，所以电机转子往往采用斜槽，而且对电机其他性能影响很小，但会使径向力沿轴向长度相位不同，产生了扭转力矩，导致铁心扭转振动，产生噪音。

（3）增大电机气隙。定转子间气隙长度δ增大，气隙磁道降低，可降低气隙谐波磁通密度，由于声功率近似与振幅平方成正比，振动幅值和径向力成正比，径向力与气隙磁密平方成正比，磁通密度与气隙δ成反比。因此，增大气隙长度可降低电磁噪音，但会使电机的功率系数降低，空载电流增大，基本损耗增加，需综合考虑。

2.机械噪音

机械噪音是由电机运转部分的摩擦、撞击、不平衡以及结构共振形成的。还有很大机械噪音都是由轴承引起的。由于轴承随电机转子一起旋转，因滚珠、内圈、外圈表面的不光滑，它们之间有间隙，滚珠的不圆或内部混合杂物，而引起它们间互相碰撞产生振动与噪声。其产生的噪声值与滚珠、内外圈沟槽的尺寸精度、表面粗糙度及形位公差等有很大关系。有人认为，只要采用精密轴承就可以降低轴承噪声，殊不知使用后，反而使噪声增加。原因是轴与轴承内圈的配合过紧，使精密轴承的内圈变形大于普通轴承的变形量，因而跳动、振动加大，噪声上升。所以轴承与轴承室、轴的配合也是非常重要的。

2.1机械噪音的降低对策

（1）根据电机的性质、规格和使用环境严格选择电机转子的平衡精度，减少转子铁芯偏心产生的噪音。

（2）一般应采用密封轴承，防止杂物进入；

（3）轴承生产厂在轴承装配前，对滚珠、内圈、外圈的机加工一定要达到设计要求，在装配时，应有严格的退磁清选工序，洗去油污与铁屑。

事实证明，清洗后的轴承比清洗前的轴承噪声一般降低3dB。润滑脂一定要清洁干净，绝不能含有任何铁屑、灰尘和杂质；

（4）轴承外圈与轴承室的配合、内圈与轴的配合，一般不宜太紧。轴承外圈与轴承室的配合，其径向间隙宜在3～9μm 的范围内；（5）为消除转子的轴向间隙，必须对轴承施加适当的压力。一般选用波形弹簧垫圈或三点式弹性垫圈，且以放在轴伸端为宜；（6）在装配轴承前，应对轴承进行清洗和消磁，并涂抹相应型号的润滑油，装配时采热胀法，并且轴承压入时应使轴承内圈受力，外圈不能受力，否则会产布氏压痕，从而产生轴承噪音。

3.空气动力噪声

电机的空气动力噪声是由旋转的转子及随轴一起旋转的扇叶，造成空气的流动与变化所产生的。扇叶和转子上某些凸出部位使空气产生冲击和摩擦形成通风噪音，且随扇叶和转子圆周速度的增高而增大，强度与扇叶和通风道的设计好坏有关。也和风道截面的变化和风道形状有关。扇叶噪声在电机的噪声中往往占主要地位。

3.1空气动力噪声降低对策

（1）扇叶的设计风叶采用奇数叶片，最好采用不等分的叶片间距；风叶采用后倾式，并用圆角过渡；合理选择叶片形状；扇外径与端盖间的距离为扇叶外径的10％-15％；扇叶应具有良好的动平衡。

（2）风道中尽量减少障碍物，有专用风道的宜采用流线形风道，风道

的截面变化不要突然；风道的设计合理设计风路系统，降低空气阻尼；改变风道方向时，采用大的半径；风道截面积应逐渐变化。

（3）加装消声器或隔声罩。

4.结束语

在电机的噪音问题受到广泛关注的今天，为了有效地降低和控制电机噪音污染，由于噪声是由物体的振动产生的，但它还必须通过空气或其它介质等才能传播到人的耳朵。因此，降了上述的对策外，也可以采用隔离法来阻断或衰减噪声的传播。如使用吸音材料把噪声源包裹起来，或把噪声源与支架的联接由刚性联接改为弹性联接，使噪声在传播过程中受到很大的衰减或使物体的振动减小，防止振动扩大，从而降低了噪声。还可以使用声波主动叠加的方法来达到降低噪音的目的。

参考文献：

[1]陈永校等.电机噪音的分析和控制.浙江：浙江大学出版社，1987.

[2]陈世坤.电机设计[M].北京：机械工业出版社，2004.

[3].S.J.Yang．低噪声电动机．科学出版社，1985 年