降低电机噪声的方法研究.pdf

Vol.31No.122011.12
船电故本「电机
降低电机噪声的方法研究
刘鸣景建方
(海军装备部驻上海地区军事代表局,上海200083)
摘要:介绍了电机产生电磁噪声、机械噪声和空气动力学噪声的原因,对电磁噪声、机械噪声和空气动
力学噪声进行分析,找出引起噪声的根源以及减少电机噪声的方法
关键词:电磁噪声机械噪声空气动力学噪声滅少电机噪声
中图分类号:TM351
文献标识码:A
文章编号:1003-4862(2011)12-021-04
Research on Methods of Reducing the Motor Noise
Liu Ming, Jing Jianfang
( Shanghai Military Representatives Bureau of Navy Equipment Department, Shanghai 200083, China)
Abstract: This paper introduces the cause of electromagnetic noise, mechanical noise and aerodynamics
noise. Through analyzing the noises, we find the primary reason of causing noise and the elimination
methods
Key words: electromagnetic noise; mechanical noise, aerodynamics noise; reducing the motor noise
1引言
电机各个运动部件。电机噪声主要有三大类。
2.1电磁噪声
随着电机在日常工作及家庭生活生产中的广
电磁噪声主要是由气隙磁场作用于定子铁芯
泛应用,电机噪声已成为电机质量考核的一项重的径向分量所产生的。它通过磁轭向外传播,使定
要技术指标,如何降低电机的噪声,已经引起各子铁芯产生振动变形。其次是气隙磁场的切向分
电机科研机构和生产企业的高度关注,并成为重量,它与电磁转矩相反,使铁芯齿局部变形振动。
点解决的问题之一。根据电机噪声产生方式的不当径向电磁力波与定子的固有频率接近时,就会
同,可以将电机噪声归纳为两大类:电磁噪声、引起共振,使振动与噪声大大增强,甚至危及电
机械噪声(包括空气动力噪声)。由于电机噪声的动机的安全。还有很多设计和故障原因,也会造
形成以及对其进行控制是十分复杂的,本文仅就成电磁噪声的增加,例如:铁心饱和的影响;电
电机噪声的分类、形成原因及抑制措施进行概要网中的谐波分量;异步电动机断条;装配气隙不
的分析。
均匀等等。电磁噪声约占电机噪声总量的20%。
2电机噪声的分类及其产生的原因
具体来源有
(1)定、转子槽配合不当;
电机的振动和噪声研究十分复杂,涉及到电
(2)气隙大小不够
磁、能量转换、机械振动、特殊物理声学、电子
3)斜极或斜槽不够等等原固
学和数学等学科。一般来说,电机由于结构及机2.2机械噪声
理的复杂,其噪声研究比振动研究更为困难。因
电机转运部分的摩擦、撞击、不平衡以及结
为噪声涉及的是电机的整体作用,而振动涉及到构共振形成机械噪声。在电机的总体噪声中,机
械噪声约占到5%,具体来源有:
收稿日期:2011-05-26
(1)转子不平稳或转轴弯曲引起转子振动
作者简介:刘鸣(1983-),男,硕土,研究方向:电机同时使机座发生振动产生噪音
降噪。
(2)机械加工不精确
万方数据
般电故术电机
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(3)定、转子间气隙不坎导致相擦;
(4)新绕制的电机,相间绝缘纸或槽楔突出
于槽口外与转子相擦;
Ht
(S)构件(端罩、风罩、出线盒盖等)振动。
2.3空气动力学噪声的
产生这种噪声的根本原因是电机通风系统中
气流压力的局部迅速变化和随时间的急剧脉动,
图1三台电机的空载气隙磁场
以及通风气流与电机风路管道的摩擦。这种噪声
在永磁无刷直流电动机中,空载气隙磁场的
通常直接从气流中辐射出去。电机的空气动力噪波形近似为一平顶波,与感应电机的气隙磁密波
声主要包括:
形存在较大差别。通过 ANSYS有限元软件,计
(1)旋转噪声。风扇高速旋转时,空气质点算得到6极36槽,6极32槽,6极15槽三台同
受到风叶周期性力的作用,产生压力脉动,就产规格电机的空载气隙磁场如图2。
生了旋转噪声。
(2)涡流噪声。在电机旋转过程中,转子表
面上的突出物会影响气流。由于粘滞力的作用,
气流分裂成一系列分立的小涡流,这种涡流之间
的分裂使空气扰动,形成压缩与稀疏过程,从而
产生噪声。
图2空载磁场的傅里叶分解
(3)笛声。气流遇障碍物发生干扰时会产生
单一频率的笛声,随转动部件和固定部件之间气
表16极36槽永磁电机的分解结果
谐波次数
15
21
隙的减小而增强。
谐波幅值0.39280.12580.04820.0298
降低电机噪声的措施
表26极32槽永磁电机的分解结果
电机不同的噪声是由不同部位、不同零部件
谐波
5
19
产生的,一般互不相关,因此可以分别研究,针次数
对不同噪声采取专门的降噪措施
谐波0,24880.06920.009002980009
幅值
3.1降低电磁噪声的措施
3.1.1选择合适的定转子槽配合
表36极15槽永磁电机的分解结果
振动阶数较低、幅值较大的力波对电机的振
谐波
次数
18
动和噪声起主要作用。当力波阶数较大时,可以
谐波
不予考虑;当力波阶数较低,但是产生该力波的幅值
0.3460.0690.00390.02980.0049
磁场谐波次数较大时,磁场幅值小,也可以不予
从表1-表3可以看出:6极36槽永磁电机主
考虑。因此,从减小力波降低电机噪声来考虑,极磁场只含有奇数次谐波,6极32槽和6极15
总是希望力波阶数高一点。
槽电机含有更密集的谐波次数。这是由于整数槽
这里主要考虑定转子谐波磁场相互作用的力电机每极对应的定子齿槽完全相同,而分数槽电
波阶数小于4的情况,特别关注齿谐波磁场的作机每极对应齿槽位置各不相同。对于分数槽电机:
用。本文以永磁无刷直流电动机为例说明定转子每极每相为偶数时,主极磁场既有奇数次又有偶
槽的配合能降低电磁噪声。在永磁无刷直流电动数次谐波;每极每相为奇数时,主极磁场只有奇
机中,磁极为表面贴磁式,转子没有齿槽,所以数次谐波?。由于分数槽电机相比整数槽电机有
电机的齿诸波只有定子齿谐波。振动力波阶数为:更多次数的谐波,从而增加了电机的振动和噪声
れ=±v
为减小电机的电磁噪声,选择合理的极槽配合是
式中:为主极磁场谐波次数,为定子谐波次很重要的,?
数
3.1.2定子斜槽(斜榎)结构
定子斜槽或转子斜极会造成径向力波沿电机
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