尚曉峰 郝飛

【摘要】振動(dòng)與噪聲是電機(jī)重要的技術(shù)指標(biāo)，中小型電機(jī)行業(yè)中普遍存在電機(jī)振動(dòng)和噪聲過(guò)大的問(wèn)題。除了本身的設(shè)計(jì)之外，工藝水平也對(duì)電機(jī)振動(dòng)與噪聲有著重要的影響。本文從工藝因素方面對(duì)電機(jī)振動(dòng)和噪聲產(chǎn)生的原因進(jìn)行簡(jiǎn)要的分析，并就降低電機(jī)振動(dòng)和噪聲提出一些解決措施以供參考。

【關(guān)鍵詞】電機(jī)；振動(dòng)；噪聲；控制

電機(jī)中的噪聲分為電磁噪聲和機(jī)械噪聲，機(jī)械噪聲來(lái)源于振動(dòng)，減小振動(dòng)是降低電機(jī)噪音首先要解決的問(wèn)題。在振動(dòng)和噪聲問(wèn)題中，除了設(shè)計(jì)的因素之外，提高工藝水平也可以很好地降低電機(jī)振動(dòng)和噪聲?；谡駝?dòng)和噪聲作為衡量電機(jī)的重要指標(biāo)，降低電機(jī)振動(dòng)和噪聲已經(jīng)成為亟待解決的問(wèn)題，有必要對(duì)有效控制電機(jī)振動(dòng)和噪聲的策略進(jìn)行研究。

1電機(jī)振動(dòng)和噪聲的產(chǎn)生原因

1.1電機(jī)轉(zhuǎn)子不平衡

電機(jī)轉(zhuǎn)子不平衡的產(chǎn)生原因有很多，一般由設(shè)計(jì)、機(jī)械加工、材料等多方面原因造成。首先，由于設(shè)計(jì)制造的原因，轉(zhuǎn)軸、風(fēng)扇、集電環(huán)、轉(zhuǎn)子鐵芯等會(huì)產(chǎn)生一定的質(zhì)量偏心，同時(shí)設(shè)計(jì)原因?qū)е碌母郊訌较蛄σ矔?huì)引起不平衡量的變化。其次，是在加工及裝配過(guò)程中的原因：有些零部件如風(fēng)扇、集電環(huán)的同軸度不能保證；或是轉(zhuǎn)子引出線、線夾等結(jié)構(gòu)不對(duì)稱；或是回轉(zhuǎn)零件部件上存在的非加工工件如磁極繞組的每個(gè)線圈重量有差異，產(chǎn)生不平衡的徑向力；或是機(jī)械加工存在著不同心的狀況導(dǎo)致氣隙不均勻，產(chǎn)生的單邊磁拉力引起了不平衡情況的出現(xiàn)；此外，材料的不均勻也會(huì)導(dǎo)致這種情況的出現(xiàn)：例如硅鋼片厚薄不均勻、疊壓后造成鐵芯長(zhǎng)度不均勻，引起不對(duì)稱；風(fēng)扇、集電環(huán)、繞組支持等鑄造后有氣孔、砂眼、結(jié)疤等引起不平衡等。最后是在轉(zhuǎn)子運(yùn)行過(guò)程中的問(wèn)題。轉(zhuǎn)子在運(yùn)行過(guò)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(zhuǎn)子浸漆烘干不等都會(huì)造成轉(zhuǎn)子運(yùn)行不平衡的狀況出現(xiàn)。

1.2軸承及裝配缺陷

在機(jī)械振動(dòng)方面，軸承的影響是不可忽視的因素。軸承內(nèi)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(rùn)滑脂和清潔劑的選擇，保持架的結(jié)構(gòu)及材料，軸承的加熱、裝配都會(huì)對(duì)軸承產(chǎn)生一定的影響；另一方面，軸承擋和端蓋軸承室與軸承內(nèi)外圈的配合公差、粗糙度也與電機(jī)軸承的振動(dòng)和噪聲有很大的關(guān)聯(lián)。軸承擋和軸承室與軸承的配合質(zhì)量會(huì)對(duì)軸承的工作游隙產(chǎn)生影響、使軸承在裝配后產(chǎn)生變形，影響到軸承的振動(dòng)。

1.3機(jī)械部分故障

首先，與電機(jī)相聯(lián)的齒輪、聯(lián)軸器的缺陷，主要變現(xiàn)為齒輪咬合不良、磨損嚴(yán)重、潤(rùn)滑不良、聯(lián)軸器發(fā)生錯(cuò)位等；其次，聯(lián)動(dòng)部分的軸系中心線不重合、定心不正確，這些故障都會(huì)導(dǎo)致一定程度的振動(dòng)，有時(shí)候轉(zhuǎn)子支點(diǎn)、基準(zhǔn)等發(fā)生變形導(dǎo)致中心線被破壞也會(huì)造成振動(dòng)產(chǎn)生；最后，電機(jī)本身結(jié)構(gòu)的缺陷與安裝問(wèn)題也會(huì)導(dǎo)致振動(dòng)的產(chǎn)生。通常是表現(xiàn)為轉(zhuǎn)軸彎曲、軸頸橢圓、基礎(chǔ)板、軸承座、地基的某些部分變形、電機(jī)和基礎(chǔ)板間固定不牢、底腳的螺栓松動(dòng)、軸承座和基礎(chǔ)板之間松動(dòng)等都會(huì)引起振動(dòng)的產(chǎn)生。

1.4電磁噪聲

電磁噪聲顧名思義，是由電磁場(chǎng)交替變化而引進(jìn)某些機(jī)械部件或空間容積振動(dòng)而產(chǎn)生的噪聲。電磁場(chǎng)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(chǎn)生的原因，并以此為切入點(diǎn)降低電磁噪聲。從表面上看電磁噪聲產(chǎn)生的原因有很多，電磁方案不完善、氣隙磁密不合理、定轉(zhuǎn)子槽配合選擇不當(dāng)?shù)鹊?，歸根結(jié)底是因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)時(shí)對(duì)高次諧波分量未采取任何消除措施，都會(huì)最終導(dǎo)致電磁噪聲的增加，甚至成為電磁嘯叫。

2降低電機(jī)振動(dòng)和噪聲的措施

2.1提高轉(zhuǎn)子平衡精度

要減小旋轉(zhuǎn)時(shí)的離心力不平衡，必須選擇2個(gè)校正面，校正面內(nèi)的平衡配重量所在位置的半徑應(yīng)盡可能大來(lái)減少配重量，支點(diǎn)應(yīng)盡量靠軸承擋以獲得較好的平衡效果；其次，轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須保證合理的對(duì)稱性和同軸度，風(fēng)扇和繞組支持的圓周及平面應(yīng)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(yīng)該相等，浸漆應(yīng)該保持均勻，轉(zhuǎn)子采用立浸立烘為好；除此之外，在沖片沖制和鐵芯疊壓過(guò)程中要嚴(yán)格遵守工藝規(guī)程來(lái)減小其不平衡量。

2.2提高軸承加工及裝配質(zhì)量

一方面，軸承進(jìn)廠后必須進(jìn)行檢驗(yàn)，裝配前要清洗并涂上干凈的潤(rùn)滑脂；另外，軸承擋精車和軸承瓦研磨的質(zhì)量對(duì)電機(jī)的振動(dòng)和噪聲有很大影響，要嚴(yán)格控制其質(zhì)量，才能有效降低電機(jī)的振動(dòng)和噪聲。

2.3保證零部件加工質(zhì)量

首先，要提高機(jī)械加工的質(zhì)量、加強(qiáng)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的檢測(cè)。目前的工藝水平和現(xiàn)有設(shè)備及工裝都能夠保證機(jī)械加工的同軸度，質(zhì)量控制點(diǎn)的設(shè)立、檢測(cè)手段的提高都開(kāi)始能夠保證提高機(jī)械加工的質(zhì)量；其次，轉(zhuǎn)軸軸承擋、端蓋軸承室的加工精度、表面粗糙度也會(huì)影響到定、轉(zhuǎn)子之間的同軸度，因此，要重點(diǎn)實(shí)施監(jiān)控轉(zhuǎn)軸軸承擋和端蓋軸承室的精加工工序；定、轉(zhuǎn)子疊壓要采用定重量、定長(zhǎng)度、定壓力的辦法來(lái)保證鐵芯的疊壓質(zhì)量，維護(hù)片間絕緣不能被破壞，這樣才能降低損耗，延長(zhǎng)其使用壽命，減少不必要的轉(zhuǎn)子不平衡因素。

2.4更合理的電磁方案設(shè)計(jì)

首先要優(yōu)化電機(jī)的電磁方案設(shè)計(jì)，避免出現(xiàn)磁飽和的出現(xiàn)；選擇合理的氣隙，在滿足電機(jī)性能和效率的同時(shí)，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(shù)，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(jié)距，從設(shè)計(jì)方案環(huán)節(jié)消除影響最大的五次七次諧波。其次，定子、轉(zhuǎn)子要避免與電機(jī)的裝置機(jī)構(gòu)發(fā)生共振：定轉(zhuǎn)子都會(huì)有多階低頻固有頻率，在設(shè)計(jì)時(shí)要將定轉(zhuǎn)子的固有頻率與電機(jī)的工作頻率避開(kāi)，避免共振的產(chǎn)生，減少噪聲的同時(shí)可以增加電機(jī)的使用壽命；最后要注意避免電源電壓的不平衡。

3總結(jié)

合理的電磁方案和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是電機(jī)良好性能的基礎(chǔ)，除此之外，要采用先進(jìn)的工藝方法和工藝裝備，并進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量管理和檢測(cè)，對(duì)電機(jī)進(jìn)行定期的科學(xué)的維護(hù)，控制好影響電機(jī)質(zhì)量及使用壽命的因素，對(duì)電機(jī)振動(dòng)和噪聲進(jìn)行持續(xù)的研究，才能使電機(jī)的振動(dòng)和噪聲得到最大程度地控制。

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