西瑪電機技術(shù)人員為您詳解電機的噪聲。

西瑪電機技術(shù)人員為您詳解電機的噪聲。

      西瑪電機噪聲主要來(lái)自三個(gè)方面，即空氣噪聲、機械噪聲和電磁噪聲，但有時(shí)也會(huì )將電路內部噪聲列入噪聲源之一。電路內部噪聲主要來(lái)自電路自勵、電源哼聲以及電路元件中的電子流起伏變化和自由電子的熱運動(dòng)。
1.空氣噪聲

      空氣噪聲主要由于風(fēng)扇轉動(dòng)，使空氣流動(dòng)、撞擊、摩擦而產(chǎn)生。噪聲大小決定于風(fēng)扇大小、形狀、西瑪電機轉速高低和風(fēng)阻風(fēng)路等情況。

      風(fēng)扇直徑越大，噪聲越大，減小風(fēng)扇直徑10%，可以減小噪聲2—3dB。但隨之冷量也會(huì )減少。當風(fēng)葉邊緣與通風(fēng)室的間隙過(guò)小，就會(huì )產(chǎn)生笛聲(似吹笛聲)。如果風(fēng)葉形狀與風(fēng)扇的結構不合理，造成渦流，同樣也會(huì )產(chǎn)生噪聲。由于風(fēng)扇剛度不夠，受氣流撞擊時(shí)發(fā)生振動(dòng)，也會(huì )增加噪聲。此外，轉于有凸出部分，也會(huì )引起噪聲。

      針對以上產(chǎn)生空氣噪聲的原因，則下列措施有助于減小空氣噪聲：

      合理地設計風(fēng)扇結構和風(fēng)葉形狀，避免產(chǎn)生渦流；保證風(fēng)葉邊緣與通風(fēng)室有足夠的間隙，在許可情況下，盡量縮小風(fēng)扇直徑；

      在許可情況下，將氣流轉向后再吹(吸)出，可明顯降低噪聲，此在吸塵器中已有采用；

      保證風(fēng)路通暢，減小空氣的撞擊和摩擦。

      如果從聲源方面還不能控制通風(fēng)噪聲時(shí)，就要采用隔聲或用消聲的方法，還可以在定子徑向風(fēng)道口附近防置吸聲材料。最簡(jiǎn)單也是最有效的隔聲方法是用鋼板、木板或塑料板制成的隔聲罩，把整個(gè)電機包圍起來(lái)，可降低噪聲20分貝左右，當然這對整體散熱是不利的，而且所占用的空間也比較大。

      風(fēng)葉的兜風(fēng)角度對噪音影響較大，角度加大5到10度噪音可減少1到2db。

2.機械噪聲

      空氣噪聲主要由于風(fēng)扇轉動(dòng)，使空氣流動(dòng)、撞擊、摩擦而產(chǎn)生。噪聲大小決定于風(fēng)扇大小、形狀、電機轉速高低和風(fēng)阻風(fēng)路等情況。

      而軸承內外圈滾道中的波紋、凹坑、超糙度是引起噪聲的主要原因。

      試驗表明，噪聲聲壓級與滾動(dòng)面的波紋高度和波紋數的乘積成正比。此外，徑向游隙的大小，也影響噪聲，減小徑向游隙，可降低噪聲，但是徑向游隙小的軸承要求配用在兩軸承室同心度高的機殼和端蓋，并且對轉子同軸度的要求提高。

      同時(shí)潤滑脂質(zhì)量的優(yōu)劣也是影響噪聲的主要原因。噪聲與潤滑脂的粘度有關(guān)，試驗表明，噪聲隨粘度增大而減小，但粘變增大到一定數值后，噪聲反而增大，這是因為油膜對振動(dòng)有援沖作用，粘度大、噪聲低，但當粘度過(guò)大，轉動(dòng)時(shí)出現攪拌聲。

      安裝誤差對軸承噪聲的影響。軸承的安裝誤差超過(guò)某一臨界值會(huì )使軸承噪聲急劇增大，而臨界角隨軸承徑向游隙減小而減小。圖一表示某單列內心軸承在不同徑向游隙時(shí)安裝誤差角對噪聲的關(guān)系。

      綜上所述，為足夠降低軸承噪聲，則需要保證軸承內外圈滾道的精加工質(zhì)量，在可能的情況下采用小的徑向游隙，以及選用上好的潤滑脂及合適的粘度，控制軸承工裝誤差角在臨界角以下，同樣可以降低滾動(dòng)軸承的噪聲。

      在西瑪電機結構中采用波形彈簧對軸承外圈施加一個(gè)軸向預緊力，可以減消頻率在400Hz左右的嗡嗡聲。因為電機轉動(dòng)時(shí)，軸承由于沒(méi)有預緊力的作用，軸承內的鋼球處于自由狀態(tài)就會(huì )發(fā)生自由振動(dòng)，這種振動(dòng)是隨機的，而且它還可能與保持架、套圈等發(fā)生碰撞而產(chǎn)生附加噪聲。如果用波形彈簧對軸承外圈增加一個(gè)預緊力，它適當地調整了軸承的，當有軸向分量時(shí)彈簧對其有阻尼作用而使振動(dòng)減小，從而減弱鋼珠的自由振動(dòng)，從而削弱了附加的噪聲。

      用滑動(dòng)軸承代替滾珠軸承是降低軸承噪聲的最有效的辦法，粉末冶金含油軸承以結構簡(jiǎn)單，造價(jià)低，噪聲小，頻譜均勻而且比較穩定，逐漸被引入到噪聲要求低于40分貝以下的微電機。但這類(lèi)軸承采用的多孔體結構，容易產(chǎn)生漏油現象，從而影響其潤滑性，而且它的負荷能力比相同外徑的滾動(dòng)軸承要小一些，而且如果軸與軸承內孔表面精密度低、粗糙度大、孔隙率大，供油不足以及鐵銅基石墨含油軸承中的游離滲碳比例過(guò)多，分布不均勻，造成個(gè)別硬點(diǎn)，也將產(chǎn)生某些高頻噪聲。

      轉于不平衡引起的噪聲：高轉速電機的轉子必須嚴格的進(jìn)行動(dòng)平衡校驗，以減少轉子殘余不平衡量，轉子不平衡噪聲的頻率等于轉子旋轉頻率fa。雖然頻率不高，一般在400Hz以下，但由于引起電機振動(dòng)，從而使各部分的噪聲增大。當轉子的動(dòng)平衡精度達到G 6.3級時(shí)，轉子不平衡所引起的噪盧和振動(dòng)都能顯著(zhù)地得到改善。

      碳刷與換向器摩擦所引起的噪聲：由于電刷壓在旋轉的換向器上而產(chǎn)生摩擦噪聲。一般電機大多采用半塑料換向器，換向器表面的圓度不好，片間云母因下刻而略下凹，從而使摩擦噪聲增大，并使噪聲的頻率提高。換向器圓度不好以及換向片表面不平使噪聲增大。

      此外，碳刷座結構不夠牢固，從而引起周期性振動(dòng)也會(huì )使噪聲增大。

      綜上所述，嚴格控制換向器的圓度，保證表面良好的光潔度和跳動(dòng)，以及采用堅固牢靠的碳刷座結構，都能降低電刷和換向器摩擦所引起的噪聲。

3.電磁噪聲

      作用在西瑪電機定子、轉子空氣隙中的交變電磁力會(huì )使電機定轉子產(chǎn)生振動(dòng)及噪聲。由于氣隙磁場(chǎng)不僅有基波而且還有一系列高次諧波存在，這些磁場(chǎng)相互作用將產(chǎn)生周期性的作用力，基波及高次諧波電磁力均會(huì )引起振動(dòng)及噪聲。電磁聲頻率分布大多在100-4000Hz之間。振動(dòng)及噪聲強度的大小與電磁力的大小和定子、轉子剛度有關(guān)。當激發(fā)振動(dòng)的電磁力與振動(dòng)的零部件的自振頻率相吻合時(shí)，將會(huì )產(chǎn)生共振，振動(dòng)及噪聲也將顯著(zhù)增加。電磁力有徑向分量和切向分量，電磁力徑向分量在引起電機振動(dòng)及噪聲方面起主要作用，它使定子鐵心產(chǎn)生徑向振動(dòng)，徑向振動(dòng)產(chǎn)生的噪聲為電機電磁噪聲的主要成分。在采用單數槽轉子沖片時(shí)，槽致噪聲成為電磁噪聲的最主要部分。電機運行過(guò)程中，單數槽的轉子鐵芯周期性地受到單邊磁拉力的變化所產(chǎn)生的，其原因可通過(guò)圖一來(lái)解釋。

      在圖二(a)中，上磁極極弧下覆蓋三個(gè)轉子槽，而下磁極極弧只覆蓋兩個(gè)轉子槽，此時(shí)上部磁拉力大，下部磁拉力小，使定子鐵芯有向上移動(dòng)的趨勢。當轉子轉動(dòng)半個(gè)槽距后，則如圖二(b)所示，此時(shí)下磁極極弧覆蓋了三個(gè)轉子槽，而上磁極極弦只覆蓋了兩個(gè)轉子槽，此時(shí)的磁拉力情況起了變化，下部磁拉力大，上部磁拉力小，因此定子鐵芯有向下移動(dòng)的趨勢。所以在轉子旋轉過(guò)程中，定子鐵芯產(chǎn)生周期性的上下振動(dòng)。同理，轉子受到了周期性變化的單邊磁拉力，從而引起轉子振動(dòng)。

      采用雙數槽轉子時(shí)，不會(huì )發(fā)生上述情況，但轉子旋轉時(shí)槽位變化，在氣隙中造成脈振磁場(chǎng)，也可能引起振動(dòng)。

      在電磁噪聲中，除上述原因所產(chǎn)生的噪聲外，還由于電流中的高次諧波分量，在定轉子氣產(chǎn)生諧波磁場(chǎng)，也會(huì )產(chǎn)生不均勻的力矩，造成振動(dòng)而產(chǎn)生噪聲。

      由于電磁噪聲在電機總噪聲中所占的份量不大，所以在電機的設計和制造中往往不針對性地減少電磁噪聲來(lái)采取措施。但對限止噪聲有過(guò)高的要求時(shí)（如空調水泵電機等一些用于室內電氣且噪音要求比較高的場(chǎng)合），并在空氣噪聲、機械噪聲已取得有效的抑制的情況下，可采用轉子斜槽、增大定轉子氣隙以及降低磁通密度等措施來(lái)減小電磁噪聲。

      關(guān)于電機的噪聲的解讀，希望對大家能有所幫助，如果還有其它不明白的地方，歡迎咨詢(xún)西瑪電機技術(shù)人員。

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