降低電機振動和噪聲的策略研究

尚曉峰 郝飛

【摘要】振動與噪聲是電機重要的技術指標，中小型電機行業中普遍存在電機振動和噪聲過大的問題。除了本身的設計之外，工藝水平也對電機振動與噪聲有著重要的影響。本文從工藝因素方面對電機振動和噪聲產生的原因進行簡要的分析，并就降低電機振動和噪聲提出一些解決措施以供參考。

【關鍵詞】電機；振動；噪聲；控制

電機中的噪聲分為電磁噪聲和機械噪聲，機械噪聲來源于振動，減小振動是降低電機噪音首先要解決的問題。在振動和噪聲問題中，除了設計的因素之外，提高工藝水平也可以很好地降低電機振動和噪聲。基于振動和噪聲作為衡量電機的重要指標，降低電機振動和噪聲已經成為亟待解決的問題，有必要對有效控制電機振動和噪聲的策略進行研究。

1電機振動和噪聲的產生原因

1.1電機轉子不平衡

電機轉子不平衡的產生原因有很多，一般由設計、機械加工、材料等多方面原因造成。首先，由于設計制造的原因，轉軸、風扇、集電環、轉子鐵芯等會產生一定的質量偏心，同時設計原因導致的附加徑向力也會引起不平衡量的變化。其次，是在加工及裝配過程中的原因：有些零部件如風扇、集電環的同軸度不能保證；或是轉子引出線、線夾等結構不對稱；或是回轉零件部件上存在的非加工工件如磁極繞組的每個線圈重量有差異，產生不平衡的徑向力；或是機械加工存在著不同心的狀況導致氣隙不均勻，產生的單邊磁拉力引起了不平衡情況的出現；此外，材料的不均勻也會導致這種情況的出現：例如硅鋼片厚薄不均勻、疊壓后造成鐵芯長度不均勻，引起不對稱；風扇、集電環、繞組支持等鑄造后有氣孔、砂眼、結疤等引起不平衡等。最后是在轉子運行過程中的問題。轉子在運行過程中，由于溫度的升高、受力的不均勻、端部綁孔牢靠程度不同、轉子浸漆烘干不等都會造成轉子運行不平衡的狀況出現。

1.2軸承及裝配缺陷

在機械振動方面，軸承的影響是不可忽視的因素。軸承內外圈的粗糙度、圓柱度、同軸度、滾珠的圓度、硬度、軸承的游隙，潤滑脂和清潔劑的選擇，保持架的結構及材料，軸承的加熱、裝配都會對軸承產生一定的影響；另一方面，軸承擋和端蓋軸承室與軸承內外圈的配合公差、粗糙度也與電機軸承的振動和噪聲有很大的關聯。軸承擋和軸承室與軸承的配合質量會對軸承的工作游隙產生影響、使軸承在裝配后產生變形，影響到軸承的振動。

1.3機械部分故障

首先，與電機相聯的齒輪、聯軸器的缺陷，主要變現為齒輪咬合不良、磨損嚴重、潤滑不良、聯軸器發生錯位等；其次，聯動部分的軸系中心線不重合、定心不正確，這些故障都會導致一定程度的振動，有時候轉子支點、基準等發生變形導致中心線被破壞也會造成振動產生；最后，電機本身結構的缺陷與安裝問題也會導致振動的產生。通常是表現為轉軸彎曲、軸頸橢圓、基礎板、軸承座、地基的某些部分變形、電機和基礎板間固定不牢、底腳的螺栓松動、軸承座和基礎板之間松動等都會引起振動的產生。

1.4電磁噪聲

電磁噪聲顧名思義，是由電磁場交替變化而引進某些機械部件或空間容積振動而產生的噪聲。電磁場的必然存在性是電磁噪聲不可消除的根本原因，但是我們可以分析電磁噪聲產生的原因，并以此為切入點降低電磁噪聲。從表面上看電磁噪聲產生的原因有很多，電磁方案不完善、氣隙磁密不合理、定轉子槽配合選擇不當等等，歸根結底是因為在設計時對高次諧波分量未采取任何消除措施，都會最終導致電磁噪聲的增加，甚至成為電磁嘯叫。

2降低電機振動和噪聲的措施

2.1提高轉子平衡精度

要減小旋轉時的離心力不平衡，必須選擇2個校正面，校正面內的平衡配重量所在位置的半徑應盡可能大來減少配重量，支點應盡量靠軸承擋以獲得較好的平衡效果；其次，轉子的結構設計必須保證合理的對稱性和同軸度，風扇和繞組支持的圓周及平面應該盡可能都得到加工，非加工面要光滑平整。每極繞組的重量應該相等，浸漆應該保持均勻，轉子采用立浸立烘為好；除此之外，在沖片沖制和鐵芯疊壓過程中要嚴格遵守工藝規程來減小其不平衡量。

2.2提高軸承加工及裝配質量

一方面，軸承進廠后必須進行檢驗，裝配前要清洗并涂上干凈的潤滑脂；另外，軸承擋精車和軸承瓦研磨的質量對電機的振動和噪聲有很大影響，要嚴格控制其質量，才能有效降低電機的振動和噪聲。

2.3保證零部件加工質量

首先，要提高機械加工的質量、加強質量標準的檢測。目前的工藝水平和現有設備及工裝都能夠保證機械加工的同軸度，質量控制點的設立、檢測手段的提高都開始能夠保證提高機械加工的質量；其次，轉軸軸承擋、端蓋軸承室的加工精度、表面粗糙度也會影響到定、轉子之間的同軸度，因此，要重點實施監控轉軸軸承擋和端蓋軸承室的精加工工序；定、轉子疊壓要采用定重量、定長度、定壓力的辦法來保證鐵芯的疊壓質量，維護片間絕緣不能被破壞，這樣才能降低損耗，延長其使用壽命，減少不必要的轉子不平衡因素。

2.4更合理的電磁方案設計

首先要優化電機的電磁方案設計，避免出現磁飽和的出現；選擇合理的氣隙，在滿足電機性能和效率的同時，不增加制造裝配困難；選擇合理的槽配合減少諧波分布系數，并采取斜槽從而消除齒諧波；采用磁性楔使氣隙磁密更加均勻平滑；選擇合適的線圈節距，從設計方案環節消除影響最大的五次七次諧波。其次，定子、轉子要避免與電機的裝置機構發生共振：定轉子都會有多階低頻固有頻率，在設計時要將定轉子的固有頻率與電機的工作頻率避開，避免共振的產生，減少噪聲的同時可以增加電機的使用壽命；最后要注意避免電源電壓的不平衡。

3總結

合理的電磁方案和結構設計是電機良好性能的基礎，除此之外，要采用先進的工藝方法和工藝裝備，并進行嚴格的質量管理和檢測，對電機進行定期的科學的維護，控制好影響電機質量及使用壽命的因素，對電機振動和噪聲進行持續的研究，才能使電機的振動和噪聲得到最大程度地控制。

參考文獻

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