電動機噪聲的分析

王興旺，徐曉燕

(1 佳木斯電機股份有限公司，黑龍江佳木斯154002;2 中國石油吉林石化公司乙二醇廠，吉林吉林132021)

0 引言

噪聲污染已成為工業污染的主要部分，越來越引起重視。降低噪聲，凈化人類的生存環境已成為擺在我們面前的首要任務。異步電動機的噪聲可分為三類:通風噪聲、機械振動噪聲、電磁噪聲。只有找出產生噪聲的根本原因才能有效地抑制噪聲。

1 噪聲的分析及解決措施

1.1 通風噪聲

通風噪聲分為笛聲和渦流聲。電動機轉速1500r/min 及以上或風扇直徑大于200mm，通風噪聲常常是電動機噪聲的主要部分。尤其是全封閉高速自扇冷式電動機當風扇圓周速度超過50m/s 時，可以認為電動機的噪聲大部分由風扇產生。

電動機旋轉時，風扇葉片和轉子的凸出部分(如徑向通風槽板或端環風葉)周期性的撞擊空氣，產生交替的疏密波就會引起笛聲。笛聲的頻率是電動機轉速的倍數

式中，m—風扇葉片數或葉片與風路中障礙物個數的最小公倍數;n—電動機的轉數。

風扇葉片轉動會引起周圍空氣產生渦流，渦流及渦流的分裂會使空氣壓力脈動而產生渦流聲。渦流聲的頻譜是連續分布的，在400 ～2000Hz 范圍內較大，渦流聲的聲級也是不穩定的。

以笛聲為主的通風噪聲往往通過調整風扇葉片的數量和適當增加風扇外徑與風罩或與端蓋內腔的間隙(大于風扇外徑的15%)，以避開“共鳴”條件就可大幅度抑制笛聲。

以渦流聲為主的通風噪聲，噪聲的聲功率與風扇外徑的5 ～7 次方、轉速的5 次方和葉片寬度的1 次方成正比。當電動機定子溫升有較大裕度時，減小風扇外徑是抑制通風噪聲最簡便和最有效的方法。對于離心式風扇風葉下端帶一傾角以擴大進風口面積也可以抑制渦流噪聲。

1.2 機械振動噪聲

機械振動噪聲主要是軸承噪聲及其結構件共振噪聲，其次是旋轉振動噪聲。

滾動軸承的噪聲是低速中小型電動機噪聲的主要部分。尤其是轉速在1000r/min 及以下或風扇直徑較小的電動機，軸承噪聲隨滾動體內圈直徑和轉速的增大而增大。選用制造精度高的軸承是降低軸承噪聲的有效手段。同時，軸承裝配時不能用力敲打，以避免破壞軸承滾動體的精度。在軸承載荷和壽命許可的條件下，應選用內圈直徑小的軸承，球軸承應比圓柱滾子軸承優先選用。滾動軸承的實際工作游隙過小，軸承轉動不靈活會使軸承噪聲增大。為了抑制軸承噪聲必須嚴格控制軸承臺外徑及其圓柱度、端蓋軸承室的內徑及其圓柱度。軸承外圈與端蓋軸承室宜采用間隙配合，以不產生相對轉動為好。電機零部件的加工質量、軸承裝配質量、軸承的清潔度和潤滑狀況對軸承噪聲也有影響。

電動機端蓋、機座、端罩等零件受轉子不平衡離心力、電磁力和軸承振動的影響，按其固有頻率振動而產生振動噪聲。小型電動機的端蓋為薄壁結構，軸向剛度差容易引起共振噪聲。增強端蓋剛度、改善零部件結構(加厚風罩厚度、增加機座的散熱筋)，來改變其固有頻率就可以消除共振噪聲。電動機轉子動平衡不良會使機械振動噪聲增大，反之則可降低機械振動噪聲。

1.3 電磁噪聲

低速電動機電磁噪聲有時也是電動機噪聲的重要來源。異步電動機的電磁噪聲除雙倍電源頻率噪聲由主磁場引起外，主要是由氣隙諧波磁場引起的。定轉子齒諧波磁通相互作用而產生的徑向交變磁拉力引起定子鐵心軛部產生周期性的徑向動態變形，激發定子發出電磁噪聲。當定轉子槽配合選擇不合理，使定子一階齒諧波次數與轉子一階齒諧波次數的差值為±1、±2、±3，同時定子鐵心或機座的固有振蕩頻率接近交變磁拉力的頻率，而產生較大的動態變形時，電磁噪聲會明顯增大。

鑄鋁轉子斷條、轉子偏心會引起兩倍轉差頻率的差頻噪聲。這種噪聲在中型電動機和兩極電動機中有時較突出。定子繞組不對稱或匝間短路，會引起兩倍電源頻率的噪聲。鑄鋁轉子閉口槽的槽口車得不均勻會引起時有時無的起伏聲。鐵心疊壓不緊、齒壓板松弛會引起沖片振動聲。

降低電磁噪聲的有效措施:削弱諧波磁場的幅值，從而減小引起定子鐵心動態變形的交變磁拉力;轉子采用斜槽;加大氣隙，提高氣隙的均勻度;合理選擇定子繞組節距;減小定轉子鐵心的槽口寬度，定子開口槽選用磁性槽楔;適當降低氣隙磁密;合理選擇定轉子槽配合，盡量避免采用易產生低階次徑向交變電磁力的槽配合。

2 噪聲的判定

(1)通風噪聲與電動機轉速有關。人為堵住電動機的進出風口或去掉風扇，通風噪聲會減弱或消失。以通風噪聲為主的電動機在進出風口，尤其風扇附近的噪聲比其他部位大。

(2)機械振動噪聲與電動機轉速有關，機械振動噪聲較大的電動機往往振動也較大。

(3)電磁噪聲隨電動機電壓的提高和負載的加大而增加;電動機起動過程中噪聲最大，斷電后隨即消失。電磁噪聲如由定子繞組不對稱或匝間短路造成的，則定子三相電流一定不平衡;如因鑄鋁轉子有缺陷造成的，則定子三相電流往往波動。

3 結語

綜上所述，通過對電動機噪聲產生的原因進行分析，采取相應措施降低了電動機的噪聲，但抑制噪聲的方法還有很多，需要我們更深入的研究，只要找到電動機噪聲產生的根源，并對癥采取措施后才能從根本上解決噪聲擾人的難題。

［1］ 陳永校，諸自強，應善成.電機噪聲的分析和控制.杭州:浙江大學出版社，1987.

［2］ 江鐘衍.異步電動機試驗及其質量分析.北京:機械工業出版社，1985.