降低电机噪声及探讨.docVIP

电机电器技术DIANJI DIANQI JISHU1999年? 第2期 ? No.2 降低电机噪声的探讨 黄　健　 摘　要：主要分析了产生电机噪声的几个方面的因素，并提出了降低噪声的相应措施。关键词：电机；噪声 1　引言　　噪声是由物体的振动产生的，再通过空气或其它弹性介质才能传播到人的耳朵。它由很多杂乱无章的单调声音混合而成。其中20Hz～20000Hz是人们耳朵可以听到的频率。低于20Hz的波叫次声波，高于20000Hz的波叫超声波。　　噪声直接影响人们的身体健康，太强或长时间噪声，会使人十分痛苦、难受，甚至使人耳聋或死亡。噪声是现代社会污染环境的三大公害之一。为了保障人民的身体健康，国际标准化组织（ISO）规定了人们容许噪声的标准，如表1。 表　1 每天最长工作时间（h） 8 4 2 - 噪声　dB(A) 85 93 96 115(最大） 　　电机是产生噪声的声源之一，电机又在家庭、商业、办公室以及工农医等行业广泛而大量地应用着，与人民的生活密切相关。随着社会的进步，人们对污染环境的噪声提出了越来越高的要求与限制，尤其对与人们密切接触的家用电器更是如此。这方面，先进国家尤其重视。我国政府历来重视人民的健康，对限制噪声不遗余力。表2是我国产品标准规定的部分家用电器的噪声限值。 表2　我国部分家用电器的噪声限值　dB(A） 电冰箱（250升以下） 洗衣机 吸油烟机 电磁灶 吸尘器 洗衣机 镇流器 空调器（2500W、分体式） 52 75 75 50 84 72 35 45 　　因此，尽量降低电机的噪声，生产低噪声的电机，给人们创造一个舒适、安静的环境是每个设计者与生产者的职责。 2　电机噪声的分类　　根据电机噪声产生的不同方式,大致可把其噪声分为三大类:　　①电磁噪声；②机械噪声；③空气动力噪声。 3　电磁噪声　　电磁噪声主要是由气隙磁场作用于定子铁芯的径向分量所产生的。它通过磁轭向外传播，使定子铁芯产生振动变形。其次是气隙磁场的切向分量，它与电磁转矩相反，使铁芯齿局部变形振动。当径向电磁力波与定子的固有频率接近时，就会引起共振，使振动与噪声大大增强，甚至危及电机的安全。　　根据麦克斯韦定律，气隙磁场中单位面积的径向电磁力按下式计算： 式中：B——气隙磁密　　　θ——机械角位移　　　μ0——真空磁导率　　由于定、转子绕组中存在着主波磁势与各次谐波磁势，它们相互作用可以产生一系列的力波。3.1　主波磁场产生的力波　　主波磁场B1所产生的径向力波为：Pr1=P0+P1，式中，是径向力的不变部分，它均匀作用于圆周上，使定子铁芯受到压缩应力。不变部分不会产生振动与噪声。P1=P0cos(2pθ-2ω1t-2θ0)，其中p主波的极对数，ω1—主波的角速度，θ0—初相角。P1是径向力波的交变部分，这个力波的角频率是2ω1，即2倍的电源频率，它使定、转子产生2倍电源频率的振动与噪声。它的强度与气隙磁密的平方成正比。这在两极的大容量电机中，容易产生较大的影响，而在一般情况下，由于它的频率较低，其影响不显著。3.2　谐波磁场产生的力波　　谐波磁场产生的力波所引起的振动与噪声，一方面与该力波的幅值大小有关，也与力波的次数有关。在大多数情况下，次数小于10的影响较大，高次数的力波一般不考虑。所以一定要选择合适的定转子槽配合，以避免产生较低次的力波。若Z1和Z2分别代表定、转子槽数，则要求：Z1-Z2≠(0或2p),Z1-Z2≠(±1或2p±1)，Z1-Z2≠(±2或2p±2),Z1-Z2≠(±3或2p±3)。3.3　由一阶齿谐波所产生的力波　　由于定子或转子上齿槽的影响，磁导将产生周期性变化，而引起气隙磁密的大小周期性变化，而产生了齿谐波。这齿谐波所引起的振动与噪声可采用斜槽的方法，将其削弱。一般情况下，转子斜一个定子槽距时，其齿谐波所产生的径向力要比直槽时小得多。3.4　单边磁拉力所产生的力波　　由于定、转子的偏心，或磁路的不对称，将引起磁通分配的不对称，而出现一边受力大、一边受力小的现象，也就产生了单边磁拉力。它随着转速而周期性地变化。　　当其中极对数为p±1的附加磁场与主波磁场相互作用时，所产生的力波次数为±1，这样低的力波很可能引起振动与噪声。因此，我们在设计或加工时，定、转子圆度一定要达要求，磁路一定要对称、均匀。在电机装配中，应校验定、转子的同轴度，使之在精度要求范围内。3.5　降低电磁噪声的方法　　综上所述产生电磁噪声的成因，我们可采用下列方法降低电磁噪声。　　⑴尽量采用正弦绕组，减少谐波成份；　　⑵选择适当的气隙磁密，不应太高，但过低又会影响材料的利用率；　　⑶选择合适的槽配合，避免出现低次力波；　　⑷采用转子斜槽，斜一个定子槽距；