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降低電機噪聲的探討

  
評論: 更新日期:2011年08月30日

1噪聲是由物體的振動產生的,再通過空氣或其它彈性介質才能傳播到人的耳朵。它由很多雜亂無章的單調聲音混合而成。其中20Hz~20000Hz是人們耳朵可以聽到的頻率。低于20Hz的波叫次聲波,高于20000Hz的波叫超聲波。噪聲直接影響人們的身體健康,太強或長時間噪聲,會使人十分痛苦、難受,甚至使人耳聾或死亡。噪聲是現(xiàn)代社會污染環(huán)境的三大公害之一。為了保障人民的身體健康,國際標準化組織(ISO)規(guī)定了人們容許噪聲的標準,噪聲dB(A)859396115(最大)電機是產生噪聲的聲源之一,電機又在家庭、商業(yè)、辦公室以及工農醫(yī)等行業(yè)廣泛而大量地應用著,與人民的生活密切相關。隨著社會的進步,人們對污染環(huán)境的噪聲提出了越來越高的要求與限制,尤其對與人們密切接觸的家用電器更是如此。這方面,先進國家尤其重視。我國政府歷來重視人民的健康,對限制噪聲不遺余力。電冰箱(250升以下)洗衣機吸油煙機電磁灶吸塵器洗衣機鎮(zhèn)流器空調器(2500W、分體式)4[-
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因此,盡量降低電機的噪聲,生產低噪聲的電機,給人們創(chuàng)造一個舒適、安靜的環(huán)境是每個設計者與生產者的職責。
2電機噪聲的分類根據電機噪聲產生的不同方式,大致可把其噪聲分為三大類:①電磁噪聲;②機械噪聲;③空氣動力噪聲。
3電磁噪聲電磁噪聲主要是由氣隙磁場作用于定子鐵芯的徑向分量所產生的。它通過磁軛向外傳播,使定子鐵芯產生振動變形。其次是氣隙磁場的切向分量,它與電磁轉矩相反,使鐵芯齒局部變形振動。當徑向電磁力波與定子的固有頻率接近時,就會引起共振,使振動與噪聲大大增強,甚至危及電機的安全。根據麥克斯韋定律,氣隙磁場中單位面積的徑向電磁力按下式計算:式中:B——氣隙磁密θ——機械角位移μ0——真空磁導率由于定、轉子繞組中存在著主波磁勢與各次諧波磁勢,它們相互作用可以產生一系列的力波。
3.1主波磁場產生的力波主波磁場B1所產生的徑向力波為:Pr1=P0+P1,式中,是徑向力的不變部分,它均勻作用于圓周上,使定子鐵芯受到壓縮應力。不變部分不會產生振動與噪聲。P1=P0cos(2pθ-2ω1t-2θ0),其中p主波的極對數(shù),ω1—主波的角速度,θ0—初相角。P1是徑向力波的交變部分,這個力波的角頻率是2ω1,即2倍的電源頻率,它使定、轉子產生2倍電源頻率的振動與噪聲。它的強度與氣隙磁密的平方成正比。這在兩極的大容量電機中,容易產生較大的影響,而在一般情況下,由于它的頻率較低,其影響不顯著。
3.2諧波磁場產生的力波諧波磁場產生的力波所引起的振動與噪聲,一方面與該力波的幅值大小有關,也與力波的次數(shù)有關。在大多數(shù)情況下,次數(shù)小于10的影響較大,高次數(shù)的力波一般不考慮。所以一定要選擇合適的定轉子槽配合,以避免產生較低次的力波。若Z1和Z2分別代表定、轉子槽數(shù),則要求:Z1-Z2≠(0或2p),Z1-Z2≠(±1或2p±1),Z1-Z2≠(±2或2p±2),Z1-Z2≠(±3或2p±3)。
3.3由一階齒諧波所產生的力波由于定子或轉子上齒槽的影響,磁導將產生周期性變化,而引起氣隙磁密的大小周期性變化,而產生了齒諧波。這齒諧波所引起的振動與噪聲可采用斜槽的方法,將其削弱。一般情況下,轉子斜一個定子槽距時,其齒諧波所產生的徑向力要比直槽時小得多。
3.4單邊磁拉力所產生的力波由于定、轉子的偏心,或磁路的不對稱,將引起磁通分配的不對稱,而出現(xiàn)一邊受力大、一邊受力小的現(xiàn)象,也就產生了單邊磁拉力。它隨著轉速而周期性地變化。當其中極對數(shù)為p±1的附加磁場與主波磁場相互作用時,所產生的力波次數(shù)為±1,這樣低的力波很可能引起振動與噪聲。因此,我們在設計或加工時,定、轉子圓度一定要達要求,磁路一定要對稱、均勻。在電機裝配中,應校驗定、轉子的同軸度,使之在精度要求范圍內。
3.5降低電磁噪聲的方法綜上所述產生電磁噪聲的成因,我們可采用下列方法降低電磁噪聲。⑴盡量采用正弦繞組,減少諧波成份;⑵選擇適當?shù)臍庀洞琶?,不應太高,但過低又會影響材料的利用率;⑶選擇合適的槽配合,避免出現(xiàn)低次力波;⑷采用轉子斜槽,斜一個定子槽距;⑸定、轉子磁路對稱均勻,迭壓緊密;⑹定、轉子加工與裝配,應注意它們的圓度與同軸度;⑺注意避開它們的共振頻率。

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