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直流電機的噪音來源

2020-8-31  閱讀(962)

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直流電機的噪音主要來源于三個方面,空氣噪音、機械噪音和電磁噪音。

 

1.空氣噪音?

 

大型的直流電機都會配備風(fēng)扇,這個就是空氣噪音的主要來源,空氣流動而產(chǎn)生,風(fēng)扇的大小、形狀、直流電機的轉(zhuǎn)速與風(fēng)路都決定了噪聲的大小。我們可以看一個空氣噪音的基本頻率(Fv)關(guān)系公式

 

Fv=Nn/60(Hz)

 

N:風(fēng)扇葉片數(shù);

 

n:直流電機的轉(zhuǎn)速。

 

也就是說風(fēng)扇的直徑越大,直流電機的空氣噪音也就會越大,可以假設(shè)下把風(fēng)扇的直徑減少10%,那么可以減小2-3dB的噪聲。當風(fēng)扇葉緣和通風(fēng)室的間隙過小時,就會產(chǎn)生類似吹笛的噪音,尖銳刺耳。風(fēng)扇葉形狀結(jié)構(gòu)不合理就會造成空氣渦流噪音。還有風(fēng)扇剛度不夠,受氣流撞擊會產(chǎn)生振動也會產(chǎn)生噪音。

 

這種噪音只在工業(yè)直流電機中出現(xiàn),針對空氣噪音產(chǎn)生原因,采用一系列措施來減小空氣噪音,如合理的設(shè)計改善風(fēng)扇結(jié)構(gòu)與葉片形狀,避免渦流的產(chǎn)生,在條件允許的情況下,盡量縮小風(fēng)扇的直徑,保證風(fēng)路通暢,減小空氣撞擊摩擦。另外,還可采用隔音的方法減小直流電機的噪音,在定子徑向風(fēng)道口附近放吸音材料,還有一種簡單的方法用鋼板或者木板把直流電機包圍起來,據(jù)測試,可降低20分貝左右的噪音,不過這對直流電機的散熱是不友好的,還會加大占用空間。

 

2.機械噪音

 

直流電機的機械噪音主要是碳刷與換向器摩擦的噪音(無刷直流電機沒有)和軸承噪音以及轉(zhuǎn)子不平衡噪音。

 

(1)在直流電機中,除了無刷直流電機沒有電刷和換向器外,都是有這兩個東西的,它們不斷的相互摩擦?xí)a(chǎn)生噪音,而且像那些用半塑料的換向器,表面圓度不好會使摩擦噪音更大。碳刷和換向器摩擦噪聲頻率(fk)公式是這樣的:fk=k(n/60)(Hz)

 

k為換向片數(shù),還有一點是,碳刷座結(jié)構(gòu)不牢固,也會使噪音增大,原理相信大家都明白,所以要減小這種噪音,就需要控制換向器的圓度,保證表面良好的光潔度以及使用牢固的碳刷座,都可以減小噪音,或者使用無刷直流電機,它沒有電刷和換向器也自然不存在這種噪音了。

 

(2)軸承噪音是直流電機軸承內(nèi)外圈的波紋、凹坑、糙度引起的,經(jīng)實驗,,噪聲聲壓級與滾動面的波紋高度和波紋數(shù)的乘積成正比。此外,徑向游隙的大小,也影響噪聲,減小徑向游隙,可降低噪聲,但是徑向游隙小的軸承要求配用在兩軸承室同心度高的機殼和端蓋,并且對轉(zhuǎn)子同軸度的要求提高。當然潤滑油脂的質(zhì)量也是原因之一,另外直流電機軸承安裝誤差也會增加噪音,軸承的安裝誤差超過某一臨界值會使軸承噪聲急劇增大,而臨界角隨軸承徑向游隙減小而減小。

 

為了減小直流電機軸承噪音,軸承的加工質(zhì)量是非常重要的,當然潤滑油脂的選擇也不能含糊,這樣能很好的降低直流電機中的噪音。

 

(3)轉(zhuǎn)子不平衡噪音解決方法就是直流電機轉(zhuǎn)子要嚴格進行動平衡校驗,減少轉(zhuǎn)子不平衡量。

 

3.電磁噪音

 

直流電機定、轉(zhuǎn)子空氣隙中的交變電磁力會使電機定轉(zhuǎn)子產(chǎn)生振動及噪聲。由于氣隙磁場不僅有基波而且還有一系列高次諧波存在,這些磁場相互作用將產(chǎn)生周期性的作用力,基波及高次諧波電磁力均會引起振動及噪聲。

 

電磁聲頻率分布大多在100-4000Hz之間。振動及噪聲強度的大小與電磁力的大小和定子、轉(zhuǎn)子剛度有關(guān)。當激發(fā)振動的電磁力與振動的零部件的自振頻率相吻合時,將會產(chǎn)生共振,振動及噪聲也將顯著增加。電磁力有徑向分量和切向分量,電磁力徑向分量在引起電機振動及噪聲方面起主要作用,它使定子鐵心產(chǎn)生徑向振動,徑向振動產(chǎn)生的噪聲為電機電磁噪聲的主要成分。在采用單數(shù)槽轉(zhuǎn)子沖片時,槽致噪聲成為電磁噪聲的主要部分。電機運行過程中,單數(shù)槽的轉(zhuǎn)子鐵芯周期性地受到單邊磁拉力的變化所產(chǎn)生的。

 

根據(jù)上圖(1)顯示,上磁極極弧下覆蓋三個轉(zhuǎn)子槽,而下磁極極弧只覆蓋兩個轉(zhuǎn)子槽,此時上部磁拉力大,下部磁拉力小,使定子鐵芯有向上移動的趨勢。當轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動半個槽距后,則如圖(2)所示,此時下磁極極弧覆蓋了三個轉(zhuǎn)子槽,而上磁極極弦只覆蓋了兩個轉(zhuǎn)子槽,此時的磁拉力情況起了變化,下部磁拉力大,上部磁拉力小,因此定子鐵芯有向下移動的趨勢。所以在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)過程中,定子鐵芯產(chǎn)生周期性的上下振動。同理,轉(zhuǎn)子受到了周期性變化的單邊磁拉力,從而引起轉(zhuǎn)子振動。

 

采用雙數(shù)槽轉(zhuǎn)子時,不會發(fā)生上述情況,但轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時槽位變化,在氣隙中造成脈振磁場,也可能引起振動。

 

在電磁噪聲中,除上述原因所產(chǎn)生的噪聲外,還由于電流中的高次諧波分量,在定轉(zhuǎn)子氣產(chǎn)生諧波磁場,也會產(chǎn)生不均勻的力矩,造成振動而產(chǎn)生噪聲。

 

由于電磁噪聲在電機總噪聲中所占的份量不大,所以在電機的設(shè)計和制造中往往不針對性地減少電磁噪聲來采取措施。但對限制噪聲有過高的要求時(如空調(diào)水泵電機等一些用于室內(nèi)電氣且噪音要求比較高的場合),并在空氣噪聲、機械噪聲已取得有效的抑制的情況下,可采用轉(zhuǎn)子斜槽、增大定轉(zhuǎn)子氣隙以及降低磁通密度等措施來減小電磁噪聲。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(來源:網(wǎng)絡(luò),版權(quán)歸原作者)

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