鋁殼電動機電磁噪聲的控制

雷奶華¹，陳筱鐵²，雷孫栓¹，溫韻光¹

(1寧德出入境檢驗檢疫局，福建福安3550l7；2福建出入境檢驗檢疫局，福建福州355000)

摘要：從研究鋁殼電動機的結構特點出發，從轉子徑向電磁力、共振和定子變形三方面分析了電磁噪聲產生的原因，采用降低氣隙碰密、加均壓線、改進工藝等措施治理鋁殼電動機電磁噪聲，經生產實踐證明有效降低了噪聲，提高了鋁殼電動機的制造質量。

    關鍵詞：鋁殼電動機；電磁噪聲；控制

    中圖分類號：tm306  文獻標識碼：a  文章編號：1004一7018(2010)04—0070—03

0引  言

    鋁殼電動機就是用壓鑄鋁的外殼替換傳統的鑄鐵外殼的電動機。鋁殼電動機具有外形美觀、體積小、重量輕、結構簡單、維修方便、生產過程比較環保、生產效率高、運輸方便等優點，深受廣大用戶的歡迎。電動機的噪聲是涉及環保和衛生的項目，歐盟、美國等發達國家均對其要求越來越高^[1]。

1鋁殼電動機結構特點

  拆開一臺鋁殼電動機，如圖l所示，可以看到前后端蓋、鋁外殼輕而薄，工藝較為細致。鋁殼電動機的三個特點較為突出：一是鋁殼電動機外圖1鋁殼電動機拆解圖   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，機殼、端蓋的同心度差；三是鋁殼不導磁，電動機軛部磁路相對比鐵殼電動機飽和，電磁力波相對較大等。這些特點造成鋁殼電動機的噪聲較大，給生產和制造高質量的產品加大了工藝難度，使得鋁殼電動機的噪聲一般僅達二級噪聲標準，與歐盟電動機噪聲標準相比平均差距4～5 db．

2鋁殼電動機電磁噪聲產生原因分析

    根據電機噪聲產生的不同方式，大致可分為電磁噪聲、機械噪聲、空氣動力噪聲三大類。由于電機的定子及轉子繞組流過交流電流，產生周期性變化的交變磁場，因而產生了電磁交變力，這個力經過電機的機殼或軸系的振動和傳遞，使周圍空氣隨之作周期性的振動，從而產生了電磁噪聲。

2.1轉子徑向電磁力的作用

    轉子隨時間及空間變化著的磁拉力是產生電磁噪聲的最重要原因。電機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力波，切向電磁力在一定程度上推動了轉子，它的徑向力使轉子發生徑向變形和周期性振動。分析鋁殼電動機的徑向磁力，根據傅里葉級數諧波分析原理有：

式中：p表示電磁徑向力的幅值。p以角速度ω旋轉，在某一點的電磁力隨時間周期性變化。鋁殼電動機的機殼相對較薄，延展性較好，因此徑向力的幅值p相對較大，這也是鋁殼電動機噪聲比鑄鐵殼電機噪聲大的根本原因2.2共振根據電磁力波理論，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，當力波頻率與模態頻率相同，當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]。在力極對數與模態振型階數相等的情況下，在每個振型半波中，受力情況和振動位移情況都是一樣的，電機的二維電磁振動便可簡化為一個力作用下有適當阻尼質量的振動，機械振動學中控制一維振動的理論便適用了。電機外殼即鋁殼的彈性好，相當于增加了尼系數，使機殼的固有頻率下降，在低頻下更加容易產生“共振”，增大了噪聲。同時，定轉子槽都是開口的，氣隙磁導在旋轉時也是在變化和波動的。氣隙磁場中出現了很多由于槽開口引進的諧波，在這種情況下，即使徑向力的波幅不大，也會導致周期性振動和產生較大噪聲。

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，從而產生噪聲。這時，定子相當于一個聲輻射器。當鐵心飽和時，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子鐵心上，使它們產生徑向變形，在一般情況下，對二次諧波來說，電機轉子剛度相對較強，定子鐵心的徑向變形是主要的，可以產生較大的噪聲。基波分量對定子的作用和二次諧波對定子的作用如圖2所示。