电机噪声分析与降噪措施

电机噪声分析与降噪措施

控制噪声是环境保护的一个重要内容,而电机噪声又是衡量电机产品质量的重要技术指标。因此,控制电机的噪声已成为国内外电机制造企业生存与发展的重要问题。文章就引起噪声的主要原因以及采取的降噪措施加以分析论述。

电机运转时通常有多种噪声源同时并存,不同的噪声是由电机各种零部件产生的,而电机形成噪声的不同部位,一般互不相关,因此可以分别研究,分别采取专门的降噪措施。

1.电磁噪声

电磁噪声主要是由在时间和空间上作变化,并由电机各部分之间作用的磁拉力引起的。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振动,是形成噪声的声源。其声波大部分是由定子和其它部件振动辐射到周围空间,成为“气载噪声”,而电磁噪声大部分属于“气载噪声”。

还有很多属于设计和故障原因,也会造成电磁噪声的增加,比如:磁拉力不平衡,铁心饱和的影响,开口槽的影响,磁通振荡产生噪声,气隙动态偏心,晶闸管电源中的脉动分量,电网中的谐波分量,异步电动机断条,直流电动机电枢和主极匝间短路,交流电动机铁心压装不紧,装配气隙不均等等。所以,适当降低电机的气隙磁通密度、增大气隙,设计时如采用电枢斜槽,直流电动机的不均匀气隙和交流电动机的磁性槽楔,都是降低齿谐波和电磁噪声的有效措施。增加机座刚度,可以减少由于定、转子气隙场中基波旋转力产生的振动和噪声。提高气隙装配时的均匀度和铁心的叠装质量,都有利于降低电磁噪声。

2.空气动力噪声

电机的空气动力噪声有涡流噪声和笛鸣噪声两种。

涡流噪声主要是由转子和风扇引起的冷却空气湍流,在旋转表面交替出现涡流引起的;笛鸣噪声是通过压缩空气,或空气在固定障碍物上擦过而产生的。电机内的笛鸣噪声则主要是径向通风沟引起的。笛鸣噪声是随转动部件和固定部件之间间隙的减小而增强,所以采用密封的隔音罩,将噪声“密封”在隔音罩内,增大转动部件和固定部件之间的间隙,改进导风罩形状,采用不均匀分布和长度不等距的风叶是降低笛鸣噪声的有效办法。另外,降低转子表面圆周速度,减小电机的表面积和转子表面粗糙度三个参数,也可以降低空气动力噪声。

3.换向噪声

换向噪声,也称为电刷噪声。

在有滑环和换向器的电机中,换向噪声是不可避免的,有时会成为一个主要的噪声源。引起换向噪声的原因:

  • 摩擦噪声:电刷与滑环和换向器的滑动连接处,必然产生摩擦噪声。摩擦噪声的大小与滑环和换向器表面状态、电刷的摩擦系数、空气的绝对湿度和电刷压力有关。所以,降低摩擦噪声的方法有:提高滑环、换向器的工作表面光洁度和圆度,保证空气的绝对湿度不低于5g/m³,清洁电刷表面,电刷材料硬度不能过大,适当的缩小换向器直径等。

  • 撞击噪声:这是由于换向片之间都有一个云母沟,由于换向器变形,云母沟下刻和倒棱工艺不好,使电刷在电动机旋转时往往会撞击换向片,使换向片和降低这种噪声。

4.机械噪声

旋转电机噪声主要是机械噪声,大型、高速电机易产生这种噪声。

转子动平衡不好是产生机械振动和机械噪声最常见的原因之一,提高转子动平衡精度则可以有效降低这种噪声。安装、调整不良,定、转子部件固有频率和转速频率一致时,也会产生机械噪声。当电机装有端罩式风罩时,罩子往往被电动机的振动所摇撼,并发生振动,也会产生噪声。这种情况下,电机定子的振动往往是端罩或风罩的激励源,要减小这种振动噪声,措施是增大端盖和罩子的动态刚度。在端罩和定子的结合处加设吸振材料,比如毛毡等,都可减小定子的振动幅值。

5.负载噪声

这种噪声产生的主要原因是制造工差、装配间隙,及运行、运输、安装过程中造成工作表面损伤和电腐蚀产生损伤,都会使轴承运行不平衡和发生不规则的撞击。比如,轴表面粗糙度达不到要求,轴承孔圆度超差(定子或端盖),轴承孔材料差,电枢芯轴伸端轻微划伤等。

降噪对策有:轴承加工过程和入厂检验时,一定要加强对轴承内壁光滑度、圆度、表面粗糙度的测试检查,确认轴承内壁油孔或材质是否符合要求,轴承孔圆度是否超差,仔细检查轴头部,确认端盖侧轴头是否合格;串轴叠铆时,轴伸端是否有划伤。

总之,为了有效的控制和降低电机噪声污染,除了生产过程中把好质量关外,还必须熟练掌握对电机噪声的监测、诊断和识别技术,以便采取有效的措施降噪。

文章来源:CAE之家

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