降低电机振动和噪声的策略研究

【摘要】振动与噪声是电机重要的技术指标，中小型电机行业中普遍存在电机振动和噪声过大的问题。除了本身的设计之外，工艺水平也对电机振动与噪声有着重要的影响。本文从工艺因素方面对电机振动和噪声产生的原因进行简要的分析，并就降低电机振动和噪声提出一些解决措施以供参考。

【关键词】电机；振动；噪声；控制

电机中的噪声分为电磁噪声和机械噪声，机械噪声来源于振动，减小振动是降低电机噪音首先要解决的问题。在振动和噪声问题中，除了设计的因素之外，提高工艺水平也可以很好地降低电机振动和噪声。基于振动和噪声作为衡量电机的重要指标，降低电机振动和噪声已经成为亟待解决的问题，有必要对有效控制电机振动和噪声的策略进行研究。

1电机振动和噪声的产生原因

1.1电机转子不平衡

电机转子不平衡的产生原因有很多，一般由设计、机械加工、材料等多方面原因造成。首先，由于设计制造的原因，转轴、风扇、集电环、转子铁芯等会产生一定的质量偏心，同时设计原因导致的附加径向力也会引起不平衡量的变化。其次，是在加工及装配过程中的原因：有些零部件如风扇、集电环的同轴度不能保证；或是转子引出线、线夹等结构不对称；或是回转零件部件上存在的非加工工件如磁极绕组的每个线圈重量有差异，产生不平衡的径向力；或是机械加工存在着不同心的状况导致气隙不均匀，产生的单边磁拉力引起了不平衡情况的出现；此外，材料的不均匀也会导致这种情况的出现：例如硅钢片厚薄不均匀、叠压后造成铁芯长度不均匀，引起不对称；风扇、集电环、绕组支持等铸造后有气孔、砂眼、结疤等引起不平衡等。最后是在转子运行过程中的问题。转子在运行过程中，由于温度的升高、受力的不均匀、端部绑孔牢靠程度不同、转子浸漆烘干不等都会造成转子运行不平衡的状况出现。

1.2轴承及装配缺陷

在机械振动方面，轴承的影响是不可忽视的因素。轴承内外圈的粗糙度、圆柱度、同轴度、滚珠的圆度、硬度、轴承的游隙，脂和清洁剂的选择，保持架的结构及材料，轴承的加热、装配都会对轴承产生一定的影响；另一方面，轴承挡和端盖轴承室与轴承内外圈的配合公差、粗糙度也与电机轴承的振动和噪声有很大的关联。轴承挡和轴承室与轴承的配合质量会对轴承的工作游隙产生影响、使轴承在装配后产生变形，影响到轴承的振动。

1.3机械部分故障

首先，与电机相联的齿轮、联轴器的缺陷，主要变现为齿轮咬合不良、磨损严重、不良、联轴器发生错位等；其次，联动部分的轴系中心线不重合、定心不正确，这些故障都会导致一定程度的振动，有时候转子支点、基准等发生变形导致中心线被破坏也会造成振动产生；最后，电机本身结构的缺陷与安装问题也会导致振动的产生。通常是表现为转轴弯曲、轴颈椭圆、基础板、轴承座、地基的某些部分变形、电机和基础板间固定不牢、底脚的螺栓松动、轴承座和基础板之间松动等都会引起振动的产生。

1.4电磁噪声

电磁噪声顾名思义，是由电磁场交替变化而引进某些机械部件或空间容积振动而产生的噪声。电磁场的必然存在性是电磁噪声不可消除的根本原因，但是我们可以分析电磁噪声产生的原因，并以此为切入点降低电磁噪声。从表面上看电磁噪声产生的原因有很多，电磁方案不完善、气隙磁密不合理、定转子槽配合选择不当等等，归根结底是因为在设计时对高次谐波分量未采取任何消除措施，都会最终导致电磁噪声的增加，甚至成为电磁啸叫。

2降低电机振动和噪声的措施

2.1提高转子平衡精度

要减小旋转时的离心力不平衡，必须选择2个校正面，校正面内的平衡配重量所在位置的半径应尽可能大来减少配重量，支点应尽量靠轴承挡以获得较好的平衡效果；其次，转子的结构设计必须保证合理的对称性和同轴度，风扇和绕组支持的圆周及平面应该尽可能都得到加工，非加工面要光滑平整。每极绕组的重量应该相等，浸漆应该保持均匀，转子采用立浸立烘为好；除此之外，在冲片冲制和铁芯叠压过程中要严格遵守工艺规程来减小其不平衡量。

2.2提高轴承加工及装配质量

一方面，轴承进厂后必须进行检验，装配前要清洗并涂上干净的脂；另外，轴承挡精车和轴承瓦研磨的质量对电机的振动和噪声有很大影响，要严格控制其质量，才能有效降低电机的振动和噪声。

2.3保证零部件加工质量

首先，要提高机械加工的质量、加强质量标准的检测。目前的工艺水平和现有设备及工装都能够保证机械加工的同轴度，质量控制点的设立、检测手段的提高都开始能够保证提高机械加工的质量；其次，转轴轴承挡、端盖轴承室的加工精度、表面粗糙度也会影响到定、转子之间的同轴度，因此，要重点实施监控转轴轴承挡和端盖轴承室的精加工工序；定、转子叠压要采用定重量、定长度、定压力的办法来保证铁芯的叠压质量，维护片间绝缘不能被破坏，这样才能降低损耗，延长其使用寿命，减少不必要的转子不平衡因素。

2.4更合理的电磁方案设计

首先要优化电机的电磁方案设计，避免出现磁饱和的出现；选择合理的气隙，在满足电机性能和效率的同时，不增加制造装配困难；选择合理的槽配合减少谐波分布系数，并采取斜槽从而消除齿谐波；采用磁性楔使气隙磁密更加均匀平滑；选择合适的线圈节距，从设计方案环节消除影响最大的五次七次谐波。其次，定子、转子要避免与电机的装置机构发生共振：定转子都会有多阶低频固有频率，在设计时要将定转子的固有频率与电机的工作频率避开，避免共振的产生，减少噪声的同时可以增加电机的使用寿命；最后要注意避免电源电压的不平衡。

3总结

合理的电磁方案和结构设计是电机良好性能的基础，除此之外，要采用先进的工艺方法和工艺装备，并进行严格的质量管理和检测，对电机进行定期的科学的维护，控制好影响电机质量及使用寿命的因素，对电机振动和噪声进行持续的研究，才能使电机的振动和噪声得到最大程度地控制。

参考文献

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