串激动机的噪声及抑制.doc

第五章 单相串激电动机的噪声及抑制由于单相串激电动机的转速高，因此产生的噪声也比一般电机高。在使用中，对电机的噪声是有限止的，用于电动工具的单相串激电动机，一般要求噪声不高于75dB（或80dB）；用于家用电器时，一般要求噪声不高于70dB（或75dB）；有更高要求时，甚至限止在55dB。因此了解噪声产生的原因及抑制方法，对正确设计电机及合理控制制造工艺都有一定作用。5-1 噪声的基本概念和量值不需要的声音通称噪声。声波是一个机械波，它以空气为媒介，传到人的耳膜。噪声达到90dB时，谈话不易听清；在强噪声下，注意力分散，工作效率降低；长时在110120dB下，听觉器官会受到暂时性或永久性的损害。噪声的大小通常以声压级Lp表示。 Lp =20log10P / P0 （dB）式中：P所测点声压：（Pa） P0基准声压，人耳能听到声音的起始声压： P0 =210-5 （Pa）人耳对音；响的感觉，除决定于声压级的大小外，还与声波的频率有关。能引起人耳听觉的频率为2020000Hz，高于20000Hz的机械波称为超声波，低于20Hz的机械波称为次声波。在可听的频率范围中，人耳对10006000Hz的高频噪声又特别敏感，高频噪声使人感到刺耳，会感到噪声大。所以在用声压级表示噪声的大小时，往往还说明噪声的频带。与人耳对声音大小的感觉较能一致的是响度，响度的单位为口方（phon）。当声波频率为1000Hz时的声压级的分贝数与响度口方的数值是一致的。实际上，人耳对声音的感觉，与口方值的大小还不能完全对应一致，当响度大于20phon时，约每增加10phon，感到声音响一倍。表示噪声大小的量值，还有声强级、声功率级，单位也是分贝。声强级的数值与声压级相同，声功率级的数值与声压级有一定的转折关系，这些都不在这里评述了。5-2 单相串激电动机的噪声及抑制措施单相串激电动机的噪声源有三个方面，即空气噪声、机械噪声和电磁噪声。在高转速的单相串激电机中，空气噪声所占的分量最大，其次是机械噪声，而电磁噪声最小。1. 空气噪声空气噪声主要由于风扇转动，使空气流动、冲击、磨擦而产生的。噪声大小决定于风扇大小、形状、转速高低和风阻风路情况等等。空气噪声的基本频率fv fv =Nn/60 (Hz)式中 N风扇叶片数 n电机转速（r/min）风扇直径越大，噪声越大，减小风扇直径10%，可减小噪声23dB。风叶边缘与通风室的间隙过小，会产生笛声（似吹笛声）。由于风叶形状与风扇结构不合理，造成涡流，也会产生噪声。由于风扇刚度不够，受气流撞击时发生振动，也会增加噪声。此外，转子有凸出部分，也会引进噪声。下列措施有助于减小噪声：合理设计风扇，避免产生涡流；保证风叶边缘与通风室有足够的间隙；在许可情况下，尽量缩小风扇直径；在许可情况下，将气流转向后再吹（吸）出，可明显降低噪声，此在吸尘器中已有采用；保证风路通畅，减小空气流的撞击、磨擦。2. 机械噪声机械噪声主要包括轴承噪声、转子不平衡及电刷换向器磨擦所引进的噪声，现分别叙述。（1）轴承噪声 高转速的单相串激电机都采用滚珠轴承。滚珠轴承由轴承内圈、滚珠、滚珠保持架和轴承外圈组成。轴承外圈不转动，轴承内圈和转子一同旋转，而滚珠在轴承内圈的滚道和轴承外圈滚道及保持架中滚动旋转，保持架又被滚动旋转着的滚珠带动旋转。所以轴承噪声由下列频率的噪声组成。转子的旋转频率 fa = n/60 （Hz）滚珠的旋转频率 fbb= 1/ drd1 d2 /( d1 + d2)n/60 (Hz)式中：dr滚珠直径（mm） d1轴承内圈滚道的直径（mm） d2轴承外圈滚道的直径（mm）保持架的旋转频率 fbs = d1 /( d1 + d2)n/60 （Hz）此轴承内外圈滚道中的波纹、凹坑、粗糙度是引起噪声的主要原因，试验表明，噪声声压级与滚动面的波纹高度和波纹数的乘积成正比。此外，径向游隙的大小，也影响噪声，减小径向游隙，可降低噪声，但是径向游隙小的轴承要求配用在二轴承室同心度高的机壳和端盖，并且要求转子轴的不同轴变小。润滑脂质量的优劣也影响噪声。它与润滑脂的粘度有关。试验表明，噪声随粘度增大而减小，但粘度增大到一定数值后，噪声反而增大，这是因为油膜对振动有缓冲作用，粘度大，噪声低，但当粘度过大时，转动时造成了搅拌声。轴承的安装误差超过某一临界值时，会使轴承噪声急剧增大。而临界角随轴承径向游隙减小而减小。图5-1表示某单列向心轴承在不同径向游隙时，安装误差角对噪声的关系。 响度（口方） 74 1 7270 2 1-游隙 2068 2-游隙 1266 3-游隙 264 36260 0 6 12 18 24 30 安装角误差（分） 图5-1 轴承安装误差与响度的关系综上所述，保证轴承内外圈滚道的精加工质量，采用小的径向游隙的轴承，选用上好的润滑脂及合适的粘度，控制轴承安装误差角在临界角以下，可以降低滚动轴承的噪声。用滑动轴承代替滚珠轴承是降低轴承噪声的最有效的办法，但目前还没有在高转速的单相串激电机上适用的金属型或塑料型的滑动轴承。（2）转子不平衡引起的噪声 高转速电机的转子必须严格的进行动平衡校验，以减少转子残余不平衡量，转子不平衡噪声的频率等于转子旋转频率fa, 虽然频率不高，一般在400Hz以下，但由于引起电机振动，从而使各部分的噪声增大。当转子的动平衡精度达到G6.3级时，转子不平衡所引起的噪声和振动都能显著改善。（3）电刷换向器磨擦所引起的噪声 这是由于电刷压在旋转的换向器上而产生的磨擦噪声。由于一般串激电动机都采用半塑料换向器，换向器的表面不是圆柱的，片间云母经过下刻而凹下，从而使磨擦噪声增大，并始噪声的频率提高。换向器圆度不好以及换向片表面不平也使噪声增大。电刷与换向器磨擦噪声的频率 fk = k n / 6