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电动机噪声的分析及抑制

2015-03-03

付怀波1 王德成2
1.佳木斯电机股份有限公司,黑龙江佳木斯(154002) 2.黑龙江农业技术学院,黑龙江佳木斯(154002)
  关键词:通风噪声;机械噪声;电磁噪声
  0 引言
  异步电动机的噪声可分为通风噪声、机械噪声、电磁噪声三类。只有找出产生噪声的原因才能有效地抑制噪声。
  1 噪声的分类及抑制
  1.1通风噪声
  通风噪声可分为笛声和涡流声。电动机转速1500r/min及以上或风扇直径大于200mm通风噪声常常是电动机噪声的主要部分。尤其是全封闭高速自扇冷式电动机当风扇圆周速度超过50m/s时,电动机的噪声大部分由风扇产生。
  电动机旋转时,风扇叶片和转子的凸出部分(如径向通风槽板或端环风叶)周期性的撞击空气,产生交替的疏密波就会引起笛声。笛声的频率是电动机转速的倍数;式中,m-风扇叶片数或叶片与风路中障碍物个数的Z小公倍数;n-电动机的转数。
  风扇叶片转动会引起周围空气产生涡流。涡流及涡流的分裂会使空气压力脉动而产生涡流声。涡流声的频谱是连续分布的,在400Hz~2000Hz范围内较大。涡流声的声级是不稳定的。
  对以笛声为主的通风噪声往往通过调整风扇叶片的数量和适当增加风扇外径与风罩或与端盖内腔的间隙(大于风扇外径的15%),避开“共鸣”条件可大幅度抑制笛声。
  对以涡流声为主的通风噪声,噪声的声功率与风扇外径的5~7次方、转速的5次方和叶片宽度的1次方成正比。当电动机定子温升有较大裕度时减小风扇外径是抑制通风噪声Z简便、Z有效的措施。对离心式风扇风叶下端带一倾角以扩大进风口面积也可以抑制涡流噪声。
  1.2机械噪声
  机械噪声主要是轴承噪声及其结构件共振噪声,其次是旋转振动噪声。滚动轴承的噪声是低速中小型电动机噪声的主要部分,轴承噪声随滚动体内圈直径和转速的增大而增大。选用制造精度高的轴承是降低轴承噪声的有效手段,轴承装配时不能猛打、猛敲,破坏轴承滚动体的精度。在轴承载荷和寿命许可的条件下,应选用内圈直径小的轴承,球轴承应比圆柱滚子轴承优先选用,滚动轴承的实际工作游隙过小,轴承转动不灵活会使轴承噪声增大。为了抑制轴承噪声必须严格控制轴承台外径及其椭圆度、端盖轴承室的内径及其椭圆度。轴承外圈与端盖轴承室易采用间隙配合,以不产生相对转动为目的。电机零部件的加工质量、轴承装配质量、清洁度和润滑状况对轴承噪声也有影响。
  电动机端盖、机座、端罩等零件受转子不平衡离心力、电磁力和轴承振动的影响按其固有频率振动而发出振动噪声。小型电动机的端盖为薄壁结构,轴向刚度差容易引起共振噪声。增强端盖刚度、改善零部件结构(加厚风罩厚度、增加机座的散热筋),改变其固有频率就可以消除共振噪声。电动机转子动平衡不良会使机械噪声增大,反之则可降低机械噪声。
  1.3电磁噪声
  低速电动机电磁噪声有时也是电动机噪声的重要来源。
  异步电动机的电磁噪声除双倍电源频率噪声由主磁场引起外,主要是由气隙谐波磁场引起的。当定转子槽配合选择不合理使定子一阶齿谐波次数与转子一阶齿谐波次数的差值为±1、±2、±3,同时定子铁心或机座的固有振荡频率接近交变磁
拉力的频率而产生较大的动态变形时,电磁噪声会明显增大。
  铸铝转子断条、转子偏心会引起两倍转差频率的差频噪声。这种噪声在中型电动机和两极电动机中较为突出。定子绕组不对称或匝间短路,会引起两倍电源频率的噪声。铸铝转子闭口槽槽口车得不均匀会引起时断时续的起伏声。铁心叠压不紧、齿压板松弛会引起冲片振动声。
  采取措施削弱谐波磁场的幅值,从而减小引起定子铁心动态变形的交变磁拉力:转子采用斜槽;加大气隙,提高气隙的均匀度;合理选择定子绕组节距;减小定转子铁心的槽口宽度,定子开口槽选用磁性槽楔;适当降低气隙磁密;合理选择定转子槽配合,尽量避免采用易产生低阶次径向交变电磁力的槽配合。这些都是降低电磁噪声的有效措施。
  2 通风噪声、机械噪声、电磁噪声的判定
  通风噪声与电动机转速有关。人为堵住电动机的进出风口或去掉风扇,通风噪声会减弱或消失。以通风噪声为主的电动机在进出风口尤其风扇附近的噪声比其他部位大。机械噪声与电动机转速有关,机械振动噪声较大的电动机往往振动也较大。电磁噪声随电动机电压的提高和负载的加大而明显增大,电动机起动过程噪声特别大,断电随即消失。电磁噪声如由定子绕组不对称或匝间短路造成的,则定子三相电流一定不平衡;如由铸铝转子有缺陷造成的,则定子三相电流往往波动。
  3 结语
  抑制噪声的方法还有很多,只要找到电动机噪声产生的原因,对症采取降低噪声的措施才能从根本上解决噪声扰人的难题。
  参考文献
  [1]陈永校,诸自强,应善成.电机噪声的分析和控制.杭州:浙江大学出版社,1987.6.
  [2]江钟衍.异步电动机试验及其质量分析.北京:机械工业出版社,1985.
来源:《防爆电机》2010年第3期

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