降低电机振动和噪声的策略研究

摘要：电机在运行中，由于作业环境较为恶劣，长期运行中可能受到客观因素影响，导致电机内部部件磨损、老化，出现不同程度上的振动和噪声现象。电机由于振动和噪音问题，可能会为机械运转埋下安全隐患，影响到作业效率。针对此类问题，可能是由于设计本身问题，也可能是由于工艺水平不足导致振动、噪音问题的出现。故此，本文就如何有效降低电机振动、噪音问题进行探究，提出有效对策予以实践，以求保证电机安全稳定运行。 关键词：电机；振动；电动转子；电磁噪声

电机在运行中，电机的主要噪声源有电磁噪声、机械噪声和通风噪声。对于电机振动和噪声问题，需要弄清楚电机噪声怎样产生的，与什么因素有关，同时要知道降低噪声的方法，寻求有效措施予以解决，尽可能改善电机振动和噪声问题，提升电机运行安全性和可靠性。由此，加强电机振动和噪声控制，有助于延长电机使用寿命，降低故障几率，具有一定的参考价值。 一、电机振动和噪声的原因 （一）电磁噪声

电磁噪声主要是由气隙磁场作用于定子铁芯的径向分量所产生的。它通过磁轭向外传播，使定子铁芯产生振动变形。其次是气隙磁场的切向分量，它与电磁转矩相反，使铁芯齿局部变形振动。当径向电磁力波与定子的固有频率接近时，就会引起共振，使振动与噪声大大增强，甚至危及电机的安全。电磁场的存在，是导致噪声出现的根本原因，而这一问题无法完全消除，但是可以通过对噪声的原因深层次剖析，寻求降低电磁噪声的方法[1]。导致电磁噪声问题出现的原因多样，可能是由于点此方案设计不合理，定转子槽配合不当或是气隙密度不合理等等，总而言之，在设计中未能选择合理有效的措施，都可能加剧电磁噪声问题的出现，甚至产生严重的安全事故。 （二）机械噪声

机械噪声包括轴承噪声、因转子不平衡而产生的噪声及装配偏心而引起的噪声。

1 轴承噪声的产生

由于轴承随电机转子一起旋转，因滚珠、内圈、外圈表面的不光滑，它们之间有间隙，滚珠的不圆或内部混合杂物，而引起它们间互相碰撞产生振动与噪声。其产生的噪声值与滚珠、内外圆沟槽的尺寸精度、表面粗糙度及形位公差等有很大关系。

2 转子机械不平衡产生的噪声

如果一个电机转子(仅针对异步电机)的质量分布是均匀的，制造与安装时的圆度和同心度是合格的，则运转平稳，反之，则转子转动时就会产生附加的离心力，轴承或支架就会受到周期性附加离心力的作用，通过轴承传到外壳，引起振动，产生噪声。电机中冷却风扇的不平衡同样会产生较大的噪声。 3 碳刷装置产生的噪声

碳刷装置的噪声，噪声大小决定于电刷的弹簧压力，换向器表面光洁度、椭圆度、同心度，电刷火花，电刷于支架空隙尺寸及环境湿度等因素都对噪声产生很大影响。

（三）通风噪声

通风噪声主要是由风扇(自通风或是具有外部通风设备的)和电机转子旋转时

所产生的。通风噪声与转速、风扇与转子的形状、粗糙度、不平衡量及气流的风道截面的变化和风道形状有关。风扇噪声在电机的噪声中往往占主要地位。对于中小型异步电机而言，其风扇直径比转子外径大很多时，则主要以风扇噪声为主。 二、降低电机振动和噪声的有效策略 （一）轴承的选配及装配工艺的选择

轴承作为电机正常运行的基础保障，对于中小型异步电机而言，一般选用的是深沟球轴承，轴承在安装前可通过“轴承模拟运行噪声筛选法” [6]判断该批轴承的噪声质量，若符合本厂的轴承噪声检验规范则予以接收，否则不能流入生长线中。同时，需要选择合适的轴承档公差，轴承外圈与轴承室的配合、内圈与轴的配合，一般不宜太紧。轴承外圈与轴承室的配合，其径向间隙宜在3～9μm的范围内。

（二）提升零部件设计制造质量

为了可以有效降低电机振动和噪声问题的出现，应该对现有的设计制造进一步优化和完善，促使制造工艺可以不断升级和完善，对机械加工质量定期检测，提升机械加工质量的同时，适当的提升质量标准。纵观当前市场上的工艺水平和设备来看，经过不断改革和完善，基本上可以确保机械加工同轴度，并给通过设立质量控制点和创新检测手段的方式，可以有效提升机械加工质量和效率。与此同时，对轴承的粗糙度、轴承挡和端盖轴承室加工精度的控制十分重要，可对于转子和定子之间同轴度影响较大。基于此，应该加强对轴承轴承挡与端盖轴承室加工精度进行严格控制，对现有加工流程进一步优化；转子和定子叠压应该选择合适的方式，如定压力、定长度和重量的方法，有效控制铁芯叠压质量，避免边缘破损，尽可能降低外界客观因素的影响，减少不必要损耗和故障几率同时，延长电机使用寿命[5]。

（三）提升转子平衡精度

为了降低电机振动和噪声，应该注重对转子平衡精度的控制，通过两个校正面的有效控制，对于平衡配重量的位置半径进一步优化，根据实际情况适当的调整，以此来减少配重，可以获得更为可观的平衡效果。与此同时，提高铸铝转子质量，控制“菱形”状转子，提升转子结构的设计合理性，尤其是对同轴度和对称性的控制，绕组和风扇的平面需要通过精细加工，保证平面的平整和光滑。需要注意的是，应该确保每极绕组重量一致，均匀浸漆，提升转子平衡性。铁芯叠压过程中，相关工作人员需要对现有工艺进一步优化和完善，尽可能改善不平衡量问题的出现。

（四）优化电磁方案设计

电磁噪声是常见的故障问题，应该结合实际情况，进一步优化电磁方案设计，选择合理的气隙使气隙磁密不应太高，也不应过低以致影响硅钢片材料的利用率；尽量采用正弦绕组，减少谐波成份；选择合适的槽配合，以求减少谐波分布系数，消除齿谐波；使用磁性楔均匀调整气隙磁密。此外，转子和定子的设计，避免与电机结构产生共振现象，设计过程中综合考量电机工作频率和定子、转子的固有频率，避免频率相同产生共振现象，在降低电机振动和噪声的同时，还可以有效改善电压不平衡问题，延长电机使用寿命，做出更大的贡献。

除此之外，为了可以有效将电机振动和噪声，还应该对装置维修人员的专业能力进行培训，可以定期组织教育培训，学习先进的技术，可以借助现代化技术和手段开展工作，了解电机内部结构和运转原理，积累维修经验，有效提升电机的检修工作质量，以便于及时有效的消除故障问题，延长电机使用寿命。

结论：

综上所述，电机运转过程中，可能由于自身设计不合理或是工艺水平低下导致振动和噪声问题出现，影响电机正常运转。故此，应该综合 考量设计和工艺水平两个指标，多角度来剖析振动和噪声问题，提出有效对策予以完善，提升电机运行安全性和可靠性。 参考文献

[1]林福,左曙光,毛钰,吴双龙,邓文哲.考虑电流谐波的永磁同步电机电磁振动和噪声半解析模型[J].电工技术学报,2017,32(09):24-31.

[2]王明星,王爱元,李轶华.一种优化齿槽转矩抑制永磁同步电机振动和噪声的方法[J].电机与控制应用,2017,44(02):110-114.

[3]于浩. 永磁同步电机振动噪声抑制的主动补偿控制策略研究[D].沈阳工业大学,2016.

[4]包猛. 电动汽车用永磁同步电机的电磁振动噪声分析研究[D].合肥工业大学,2014.

[5]蒋晓东. 基于气隙电磁力的六相永磁同步电机振动噪声研究[D].沈阳工业大学,2014.

[6]胡军. 合理选择轴承和公差 降低电机噪声和振动[D].固原师专学报,1999.