电机噪声的产生与控制方法

时间：2022-10-05 19:14:41 电气自动化毕业论文我要投稿

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电机噪声的产生与控制方法

　　电机噪声的产生与控制方法【1】

　　[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

　　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)

　　电机轴承噪声产生原因与控制对策【2】

　　摘要：电机轴承出现噪音也被称为电机噪音。

　　电机的噪声由机械噪声、电磁噪声和通风噪声三部分组成，其中机械噪声的主要来源之一是轴承噪声，因此，控制电机的轴承噪声可以有效降低电机的整体噪声。

　　轴承是电机的主要故障点之一。

　　解决电机的轴承噪声可以降低电机的轴承故障，提高电机的整体质量水平。

　　本文分析了影响电机轴承噪声的原因，介绍了问题的预防及解决措施。

　　关键词：电机;滚动轴承;噪声;对策

　　引言

　　电机中采用的轴承分为滚动轴承和滑动轴承两种，滑动轴承噪声低，在电机噪音上相对也较低，结构简单，在微型电机中使用广泛，而在其它类型的电机中，特别是在中小型异步电机中，由于滚动轴承具有使用维护方便，运转精度高，起动性能好，可使电机轴向结构紧凑以及成本低等诸多优点，使用更多。

　　在正常情况下，轴承装入电机后，电机的轴承噪声和单个轴承的噪声有着密切的关系，噪声小的轴衬装入电机后，电机噪声也小，但是也有不少情况是噪声小的轴衬装入电机后，电机噪音并不小，发生这样的情况主要原因是零件与轴承配合不当，结构不合理，由于电机装配工艺不当造成轴承的机械损伤，两次固体污染，结构共振等。

　　轴承对电机振动和噪声的影响主要有两个方面。

　　一方面，轴承本身是一个严重的振动源和噪声源，另一方面，作为电机转子和定子的连接构件，轴承受到电机中各种力的激励并传递激励力，从而产生振动和噪声。

　　电机的噪声包括电磁噪声、通风噪声和机械噪声，而机械噪声的主要来源之一就是电机的轴承噪声。

　　在电机结构上，轴承是连接电机定子与转子，限定定转子相对位置，并保证电机准确运行的承载部件。

　　电机上滚动轴承的故障会体现在轴承的振动上，进而产生轴承噪声、轴承发热等现象，但是在轴承故障初期，轴承的振动、噪声、发热等现象并不明显，只有某些小的变化，往往被人们所忽视，而当这些现象一旦表现明显时，轴承的失效已经发生，此时如不立即采取措施，将会带来不可预知的严重后果。

　　1 电机滚动轴承的噪声源

　　①电机内轴承间隙大。

　　②电机转子扫膛：也是电机中的旋转部件。

　　电机由转子和定子两部分组成，它是用来实现电能与机械能和机械能与电能的转换装置。

　　③磁钢松动、脱落。

　　④电机内部轴向窜动。

　　⑤有刷电机换向器表面氧化、烧蚀、油污、凹凸不平、换向片松动。

　　⑥炭刷架松动、炭刷架不正。

　　⑦电机转速及支撑件的固有频率;⑧轴承支撑件的结构型式;⑨负载和运行温度。

　　2 产生轴承噪声因素及对策

　　2.1 轴承类型尺寸的选择

　　轴承的直径越小，由其所引起的振动与噪声越小。

　　研究表明，振动程度随着轴承直径的增加而增大，直径每增加5 mm，振动约增大(1～2)dB，并且轴承噪声随着滚动体直径的增加而增大，球轴承产生的噪声要低于滚子轴承。

　　轴承保持架的结构和材料也是影响轴承噪声的主要因素，一般非金属保持架产生的噪声低于金属保持架。

　　选择轴承保持架的材料时要综合考虑轴承运行温度、润滑脂类型以及电机旋转速度等多种因素的影响，由尼龙、玻璃纤维、树脂等材料制成的非金属保持架对这些因素会比较敏感，选择时应慎重。

　　在电机设计时，应以小直径、轻系列、低噪声保持架的球轴承作为优选方案。

　　2.2 配合的选择

　　轴承与轴承室及与轴的配合的选择要保证轴承内圈与轴承外圈的固定，即电机运转时轴承内圈与轴、轴承外圈与轴承室之间不能发生滑动，又要保证轴承的工作游隙合适。

　　轴承的工作游隙是轴承在工作时的径向游隙，取__决于轴承内圈在轴上和轴承外圈在轴承室中的配合紧度以及电机运行状态下内圈和外圈所产生的温差。

　　选择轴承配合时要综合考虑轴承套圈的固定以及轴承的工作游隙两个问题。

　　过大的径向工作游隙会导致轴承运行过程中的负荷区域过小，影响轴承的寿命，并产生较大的振动与噪声;理论上轴承的工作游隙越小，滚动体在无载荷区的引导就越好，轴承在运行中的噪声就越小，但是过小的工作游隙会使轴承抱死。

　　轴承外圈与轴承室间的配合型式会影响振动与噪声的传播。

　　如果配合过松会引起响声，并且会导致外圈在轴承室内滑动。

　　轴承装配时外圈的径向间隙一般宜限制在(3～9)μm的范围内，但这一数据最好根据实践经验选取。

　　2.3 轴承预负荷

　　无论是球轴承还是滚子轴承，工作时轴承所受负荷必须大于轴承的最小工作负荷才能使轴承的滚动体在滚道内实现纯滚动，否则，滚动体将采用滚动与滑动相结合的方式在滚道内运行，这种滑动现象将会破坏滚动体与滚道之间的润滑膜，使滚动体与滚道之间发生摩擦，严重时将会出现磨损现象，这种现象一方面会由于摩擦生热使轴承温度升高，另一方面由于摩擦会使滚动体振动，产生噪声。

　　对于球轴承来说，一般采用在轴承轴向上设置弹簧，对轴承施加轴向预压力的方法来消除球轴承中的内部间隙，以消除由于松散的滚动体在滚道内运动不受约束的现象。

　　而对于只能承受径向力的圆柱滚子轴承来说，一般电机转子重力都要大于其所需要的最小预负荷，所以，不需另加结构来配置。

　　2.4 对同轴度的要求

　　电机两端轴承的同轴度是影响电机轴承振动并产生噪声的重要因素。

　　选择轴承配置型式时，最好使轴承配置具有自动调心功能，这样可减小整个结构的不对中量。

　　对于不具有自动调心功能的配置，应采取提高加工精度，增加轴的刚性等措施，使轴的角度不对中保持在最小值内。

　　对于采用几个轴承并列安装组合起来使用的轴承结构，因其限制了轴线角度变化的灵活性，对轴系的同轴度特别敏感，结构设计时必须注意，这种结构不但影响轴承的噪声，而且会影响到轴承的受力情况，进而影响到轴承的寿命。

　　可通过具有自动调心功能的球形轴承座来解决调心问题，但这种球形轴承座加工较复杂。

　　2.5 对与轴承套圈配合部位的加工要求

　　与轴承套圈配合的部位是指轴上与轴承内圈配合的轴承台的外径以及轴承座上与轴承外圈配合的轴承室的内径。

　　这两个部位的尺寸公差、表面粗糙度及形位公差要严格控制。

　　如果这些部位加工不好，它的误差会传递给轴承套圈上与滚动体接触的滚道，当滚动体在不规则的滚道上运行时，将使滚动体振动并产生噪声。