电机噪声的产生与控制方法

　　［摘 要］噪声是现代社会污染环境的主要公害之一,它直接影响人们的身心健康。在工作场所,家庭、办公室,商场等行业都离不开电机，而电动机是产生噪声的声源之一。从保护环境,维护人类健康的角度出发,尽可能抑制噪声,是电机行业一直亟待解决的问题。近年来,随着国外对电机要求的不断提高,出口电机退运情况也有增多的迹象,噪声是退运的主要原因之一,如何通过降低电机噪声提升出口电机质量水平已成为检验检疫部门与企业共同关注的问题,本文从分析电机噪声产生原因入手,对抑制噪声的方法进行了深入的研究,以求对生产企业在降噪方法上能有借鉴性作用。

　　 ［关键词］电动机；噪声；控制

　　 ［中图分类号］TE9333［文献标识码］A［文章编号］1005-6432（2011）41-0055-01

　　

　　 1 电动机噪声的产生

　　 电动机的噪声可分为三类：通风噪声、机械振动噪声及电磁噪声。

　　 1.1 通风噪声

　　 在电动机运行中,通风噪声是主要噪声源,通风噪声可分为涡流噪声与笛声,涡流噪声主要由转子和风扇引起冷却空气涡流在旋转表面交替出现涡流引起的。当电机温升有较大裕量时,设计合理的通风途径,减小风扇外径是抑制通风噪声最有效的措施。笛声是通过压缩空气,或空气在固定障碍物上周期性地撞击,产升交替的疏密波引起的(如：径向通风槽板,鼠笼条)。通过调整风叶叶片数,增加风扇外径与风罩或端盖内腔的间隙(转子部件和固定部件之间的间隙增大而减少电机的笛声),以避开“共鸣”点是降低笛鸣噪声的有效方法。同时还应考虑风路平滑以减少突变带来的噪声。

　　 1.2 机械振动噪声

　　 (1)结构件共振噪声

　　 转子动平衡没校好使电机端盖、机壳、挡风板、外风罩等部件容易产生共振,引起噪声。当电机装配质量不良时,零部件配合松动也会使机械振动噪声增大。解决机械振动噪声端盖的刚度,改进零部件的结构,以改变其固有频率,就可消除共振噪声。

　　 （2）轴承噪声

　　 电动机采用的轴承有两种形式：滚动轴承和滑动轴承。滑动轴承噪声较低,滚动轴承噪声较大,高速比低速要大。滚动轴承在转动时,滚动体相对于内外圈和保持架相对运动,工作表面的摩擦和撞击就产生了轴承噪声,轴承噪声分为轴承自身噪声和轴承装配后构成的结构振动噪声。装配条件下轴承噪声为嗡嗡声,轴承噪声产生的原因是制造公差、精度、装配间隙及运输安装和运行过程中,造成工作表面损伤和电腐蚀产生损伤,使轴承运行发生不规则的撞击而产生的噪声。减少轴承噪声首先就要在结构设计中选择适当的材料和刚度,加大机座的阻尼。生产方面则应控制好电机装配质量。装配时采用轴承加热的办法(轴承温度控制在90℃以下)。决不允许大力撞击,以避免撞坏轴承。做好轴承的进货检验,合格的轴承才允许装配,目前国产的电机用轴承,对于普通工业用电动机已能满足要求。制造低噪声、低振动的电动机就有必要选择更高精度的轴承,或用滑动轴承代替。转子动平衡同样也是降低机械噪声的必要途径。电机装配后,如果轴向有串动,可在前轴承盖加装一个具有一定厚度及弹力的波形弹簧垫圈。

　　 1.3 电磁噪声

　　 电磁噪声中除双倍电源频率噪声由主磁通引起外,主要是气隙谐波磁通产生的频率较高的噪声。异步电机运转时,定、转子齿谐波磁通相互作用产生的径向交变磁拉力。使定子和转子发生变形和周期性振动,形成声源,辐射到周围空间形成噪声。当定、转子槽配合选择不当时,定子铁芯或机座的固有振荡频率接近交变磁拉力的频率而产生动态变形时,电机的电磁噪声会显著增大。其频率范围700～4000Hz,正好在人听觉的敏感频段内。抑制电磁噪声的措施如下：

　　 （1）选用适当槽配合

　　 如：与注塑机械相配套的三相异步电动机工作时其负荷是从空载、满载到过载周期性变化的过程。注塑机械对电机过载时性能要求较高,即使电机过载时也要保持低噪声，在过载时无明显的尖叫声。我们专门设计了在注塑机上使用的30kW-6极的电机,原来定、转子的槽配合是54/42槽。在使用过程中,当注塑机达到最大过载转矩时(压力140kg)电机噪声达到90dB。后来改用新的定、转子的槽配合是54/66槽,不但其他性能达到技术要求,最大转矩达到了27倍(过载能力远大于普通电机),而且电机噪声只有80dB左右。后来在其他几个规格上使用也达到了同样的效果。

　　 （2）削弱谐波磁场的幅值,减少交变磁拉力

　　 如：加大转子的斜槽度，加大定、转子气隙，提高气隙的均匀度，采用磁性楔，合理绕组节距，降低磁密，缩小定、转子铁芯槽口宽。

　　 （3）合理设计机械结构

　　 控制定子铁芯质量,减少压装后定子铁芯的弹开量,保证获取高质量的定子铁芯。控制铸铝转子质量,在转子铸铝时铝温度要控制好。采用下模不用预热,中模、上模预热,这样有利于造成一个上高下低的温度梯度,利于充型和补缩。避免转子铸铝不足,影响电机性能,造成噪声增大。同时,转子入轴时保证定转子对齐。控制零部件的金加工质量。增加机座的刚性强度,提高机座铁芯与止口的同心度。在加工端盖轴承室时,为了保证止口与轴承室的同心度,应采取止口与轴承室一次装夹加工出来的工艺,轴承室的加工尺寸尽量靠近中间公差,表面粗糙度要达到技术要求。避免总装配后定转子铁芯间气隙的不均匀。

　　 2 结 论

　　 电机噪声不可能完全消除,但可以通过以上方式将其控制在可接受的范围内。我国是电机制造大国,但要成为电机制造强国,噪声控制是非常重要的环节,当然,噪声的控制方法还远不止这些,除了生产过程中把好关,还需要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。

　　

　　 参考文献:

　　 ［1］汤蕴璆电机学［M］.北京:机械工业出版社,2005

　　 ［2］徐志红异步电动机噪声及其控制［J］.平顶山工学院学报,2003(3)