鋁殼電動機(jī)電磁噪聲的控制
雷奶華1，陳筱鐵2，雷孫栓1，溫韻光1
(1寧德出入境檢驗(yàn)檢疫局，福建福安3550l7；2福建出入境檢驗(yàn)檢疫局，福建福州355000)
摘要：從研究鋁殼電動機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)出發(fā)，從轉(zhuǎn)子徑向電磁力、共振和定子變形三方面分析了電磁噪聲產(chǎn)生的原因，采用降低氣隙碰密、加均壓線、改進(jìn)工藝等措施治理鋁殼電動機(jī)電磁噪聲，經(jīng)生產(chǎn)實(shí)踐證明有效降低了噪聲，提高了鋁殼電動機(jī)的制造質(zhì)量。
關(guān)鍵詞：鋁殼電動機(jī)；電磁噪聲；控制
中圖分類號：tm306 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：a 文章編號：1004一7018(2010)04—0070—03
0引 言
鋁殼電動機(jī)就是用壓鑄鋁的外殼替換傳統(tǒng)的鑄鐵外殼的電動機(jī)。鋁殼電動機(jī)具有外形美觀、體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單、維修方便、生產(chǎn)過程比較環(huán)保、生產(chǎn)效率高、運(yùn)輸方便等優(yōu)點(diǎn)，深受廣大用戶的歡迎。電動機(jī)的噪聲是涉及環(huán)保和衛(wèi)生的項(xiàng)目，歐盟、美國等發(fā)達(dá)國家均對其要求越來越高[1]。
1鋁殼電動機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
拆開一臺鋁殼電動機(jī)，如圖l所示，可以看到前后端蓋、鋁外殼輕而薄，工藝較為細(xì)致。鋁殼電動機(jī)的三個特點(diǎn)較為突出：一是鋁殼電動機(jī)外圖1鋁殼電動機(jī)拆解圖  殼為鋁合金壓鑄形成的，由于鋁材的延展性能好、比重小使鋁殼重量輕、材料的剛度低；二是鋁殼加工的工藝要求高，機(jī)殼、端蓋的同心度差；三是鋁殼不導(dǎo)磁，電動機(jī)軛部磁路相對比鐵殼電動機(jī)飽和，電磁力波相對較大等。這些特點(diǎn)造成鋁殼電動機(jī)的噪聲較大，給生產(chǎn)和制造高質(zhì)量的產(chǎn)品加大了工藝難度，使得鋁殼電動機(jī)的噪聲一般僅達(dá)二級噪聲標(biāo)準(zhǔn)，與歐盟電動機(jī)噪聲標(biāo)準(zhǔn)相比平均差距4～5 db． 2鋁殼電動機(jī)電磁噪聲產(chǎn)生原因分析
根據(jù)電機(jī)噪聲產(chǎn)生的不同方式，大致可分為電磁噪聲、機(jī)械噪聲、空氣動力噪聲三大類。由于電機(jī)的定子及轉(zhuǎn)子繞組流過交流電流，產(chǎn)生周期性變化的交變磁場，因而產(chǎn)生了電磁交變力，這個力經(jīng)過電機(jī)的機(jī)殼或軸系的振動和傳遞，使周圍空氣隨之作周期性的振動，從而產(chǎn)生了電磁噪聲。
2.1轉(zhuǎn)子徑向電磁力的作用
轉(zhuǎn)子隨時間及空間變化著的磁拉力是產(chǎn)生電磁噪聲的最重要原因。電機(jī)的電磁噪聲可由軸向、切向和徑向三方向的電磁力引起，最主要的是徑向電磁力[2]。氣隙空間磁場是一個旋轉(zhuǎn)力波，切向電磁力在一定程度上推動了轉(zhuǎn)子，它的徑向力使轉(zhuǎn)子發(fā)生徑向變形和周期性振動。分析鋁殼電動機(jī)的徑向磁力，根據(jù)傅里葉級數(shù)諧波分析原理有：
式中：p表示電磁徑向力的幅值。p以角速度ω旋轉(zhuǎn)，在某一點(diǎn)的電磁力隨時間周期性變化。鋁殼電動機(jī)的機(jī)殼相對較薄，延展性較好，因此徑向力的幅值p相對較大，這也是鋁殼電動機(jī)噪聲比鑄鐵殼電機(jī)噪聲大的根本原因2.2共振根據(jù)電磁力波理論，我們知道定子鐵心不同階次諧波的變形有不同的固有頻率，當(dāng)力波頻率與模態(tài)頻率相同，當(dāng)徑向力波的頻率與鐵心的某個固有頻率接近或相等時，就會引起“共振”[2]。在力極對數(shù)與模態(tài)振型階數(shù)相等的情況下，在每個振型半波中，受力情況和振動位移情況都是一樣的，電機(jī)的二維電磁振動便可簡化為一個力作用下有適當(dāng)阻尼質(zhì)量的振動，機(jī)械振動學(xué)中控制一維振動的理論便適用了。電機(jī)外殼即鋁殼的彈性好，相當(dāng)于增加了尼系數(shù)，使機(jī)殼的固有頻率下降，在低頻下更加容易產(chǎn)生“共振”，增大了噪聲。同時，定轉(zhuǎn)子槽都是開口的，氣隙磁導(dǎo)在旋轉(zhuǎn)時也是在變化和波動的。氣隙磁場中出現(xiàn)了很多由于槽開口引進(jìn)的諧波，在這種情況下，即使徑向力的波幅不大，也會導(dǎo)致周期性振動和產(chǎn)生較大噪聲。
2．3定子變形引起空氣振動
定子變形后引起周圍空氣振動，從而產(chǎn)生噪聲。這時，定子相當(dāng)于一個聲輻射器。當(dāng)鐵心飽和時，將會使磁場正弦分布的頂部變得平坦，在磁場分布中加大了諧波分量，將使電磁噪聲增加。氣隙空間的磁場中除了電源基波分量外，還有兩次諧波分量，二次諧波的徑向力波也都分別作用于定轉(zhuǎn)子鐵心上，使它們產(chǎn)生徑向變形，在一般情況下，對二次諧波來說，電機(jī)轉(zhuǎn)子剛度相對較強(qiáng)，定子鐵心的徑向變形是主要的，可以產(chǎn)生較大的噪聲�；ǚ至繉Χㄗ拥淖饔煤投沃C波對定子的作用如圖2所示。
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