电机噪声培训-20121224

电机噪声培训编辑：孙太元2009年5月19日

声音的基本概念人耳能够听到的范围是20~20000Hz，称为音频声，频率高于20000Hz的称为超声，频率低于20Hz的称为次声*声压:指由于声波存在而引起的大气压力增值。用符号p表示。其单位为Pa（帕）或N/m2。

声压的单位是pa,声压级的单位是dB（分贝）Lp=20lgP/Pop为声压（Pa.），P0

=2×10-5Pa是参考声压声压级—SPL或LP

*声强:指单位时间内，声波通过垂直于声波传播方向单位面积上的声能量。用符号I表示，单位为W/m2（瓦/米2）。声强级—SIL或LI*声功率:指单位时间内，声波通过垂直于传播方向某指定面积的声能量.声功率级—SWL或Lw*声功率测试方法有两种：1.声压法2.声强法我们使用声压法.*倍频程分析:常见的有1/1、1/2、1/3、1/12、和1/24倍频程分析。其中以1/3倍频程分析最为常用。

声音的加法

响度级和响度声压和声强都是客观物理量，声压越高，声音越强，声压越低，声音越弱，但是他们不能完全反应人耳对声音对声音的感觉特性.人耳对声音的感觉不仅和声压有关，还与频率有关人耳对低频的感觉迟钝，对高频感觉灵敏，又考虑到对人耳听觉的生理效应，把声音的强度和频率用一个量统一起来人们仿照声压级引出了一个响度级的概念.响度：以1000Hz纯音的声压级作为基准音，调节不同频率的声音使其与基准音等响，则该声音的声压级即为响度级。如某噪声听起来（主观声响感觉）与声压级为85dB的基准音同样响，则该噪声的响度级就是85方。

等响度曲线

计权*为了模拟人耳听觉在不同频率有不同的灵敏性，在声级计内设有一种能够模拟人耳的听觉特性，把电信号修正为与听感近似值的网络，这种网络叫作计权网络。*通过计权网络测得的声压级，已不再是客观物理量的声压级（叫线性声压级），而是经过听感修正的声压级，叫作计权声级或噪声级计权网络。*计权网络一般有A、B、C三种。A计权声级是模拟人耳对55dB以下低强度噪声的频率特性，B计权声级是模拟55dB到85dB的中等强度噪声的频率特性，C计权声级是模拟高强度噪声的频率特性。三者的主要差别是对噪声低频成分的衰减程度，A衰减最多，B次之，C最少。A计权声级由于其特性曲线接近于人耳的听感特性，因此是目前世界上噪声测量中应用最广泛的一种，B、C已逐渐不用

计权

简谐振动的三要素振幅(Amplitude)偏离平衡位置的最大值，记作A。描述振动的规模。圆频率(Angularfrequency)描述振动的快慢，记作,单位为弧度/秒。

频率f=/2为每秒钟的振动次数，单位为次/秒(Hz)。周期

T=1/f=2/为每振动一次所需的时间，单位为秒。初相角(Initialphase)描述振动在起始瞬间的状态，记作。位移,速度,加速度之间的关系振动位移

(Displacement)速度

(Velocity)加速度

(Acceleration)

位移、速度、加速度都是同频率的简谐波。三者的幅值依次为A、A、A2。相位关系：加速度领先速度90º;速度领先位移90º。xvaxva

正峰值负峰值平均绝对值有效值平均值峰峰值

简谐振动为例x=Asin(t+/2)峰值

xp=A;峰峰值

xp-p=2A平均绝对值

xav=0.637A有效值

xrms=0.707A平均值振动的时域参数*电机是一种噪声源,它的噪声水平已被列为衡量电机质量的一项重要指标,成为影响其在市场上竞争的一个重要因素。*分析电机噪声分为三个阶段1.选择合理的参数（设计）2.分析电机噪声产生的原因（设计/试验）3.抑制电机噪声的措施（设计/试验）前沿1.选择合理的参数*什么是选择合理的参数简单的讲既要满足性能又要满足噪音标准-满足性能选择正确的性能参数定子参数（线径，直径，内径，宽度，定子的接法等）转子的参数（线径，直径，爪极的工艺，爪极的厚度）调节器的参数（频率等）定子和转子间的缝隙-噪音标准正确评价标准主机厂提示的标准（主观评价，在指定的转速内不能超出指定的范围）感观标准（因每个人的听觉不同，判定基准也不同，声品质分析）

2.分析电机噪声产生的原因*电机噪声产生的原因主要有3个方面；1.由轴承或电刷装置和齿轮装置等的机械磨擦所产生的机械噪声。-在发电机噪声分析中，大多把轴承的噪声忽略。（只要无异响）-刷子与集电环或整流子发出的噪声大多为高频声。（高转速下)-齿和齿之间的配合*刷子的接触面的粗糙度，面积。

*因轴承参数不详，无法分析。2.来源于电机转子和风扇所引起的周围空气的湍流过程所产生的噪声,即空气动力噪声。

-转子的倒角，对发电机噪声有影响。-爪极的生产工艺（锻造，铸造等）对发电机的噪声有影响。-风扇对发电机的噪声影响很大。*风扇的叶数，风扇叶的高度，角度，形状发电机的噪声有影响。3.当电机旋转时,由于定子、转子间磁力线交变作用而产生电磁力,使电机振动,同时向周围发出的噪声,也就是我们通常所说的电磁噪声。-定子的绕线方法，（角接，星接等）定子铁心的厚度，铁心的材质线径，定子内圆的的加工，槽满率，定子同心度对噪声影响很大。2.分析电机噪声产生的原因-转子的动平衡，外径，线圈的线径都对发电机的噪声有影响。-定子和转子间的缝隙*一般调节器对发电机的噪声影响不是很大，但调节器的功能不同对噪声有些影响（调节器的频率不同，发电机的性能不同）*感性评价每个人对同样声音的感觉不同，主要还是心里作用。例：满足主机厂的噪声标准，但到整车判定噪声不良。3.抑制电机噪声的措施1.抑制机械噪声措施-轴承和轴承室的配合。-增加刷子弹簧力，刷子接触面的粗糙度，刷子和整流子的接触面积。*特别是对起动机静止噪音有很大影响。（摩擦系数大，静止时间缩短）-齿轮之间的合理配合和润滑剂的选用。（主要起动机）-刚性材质之间的配合。（如加橡皮垫等）

3.抑制电机噪声的措施2.抑制空气动力噪声措施-风扇*发电机在旋转时，发出的空气动力噪声主要原因还是风扇，风扇的主要功能是冷却，所以这部分不能简化。怎样减少噪音，加大冷却效果是最困难的。1).风扇角度/角度的不同，空气流动的方向及流动力量不同2).风扇叶的高度和叶数/高度越高,叶数越多,空气流量越多3).风扇的类型/双叶或单叶(Valeo双叶，三菱）4).合理选着风扇和盖子,定子之间的距离5).盖子上增加倒角/改善风的流向JFZ1918VALEO*有效的对发电机进行冷却就能提升发电的性能,发电机的性能提升,可以调小参数噪声随之降低3.抑制电机噪声的措施2.抑制空气动力噪声措施-转子或电枢1).爪极上增加倒角/单面倒角或双面倒角,角度的选着2).爪极的生产工艺/锻造(冷锻,热锻,温挤)铸造等3).爪极的厚度/降噪环的作用4).转子的动平衡/动平衡对噪声影响很大*电枢的重量/电枢的重量越轻,运转的时间越短,静止时间越短*电枢的动平衡/动平衡越好,噪声就越好3.抑制电机噪声的措施3.抑制电机噪声措施1.定子的参数1).选着合理的线径/决定性能2).定子绕线的方法/角接,星接,无中性点(角接低速性能好,星接高速性能好)3).定子的材质/决定磁场4).定子铁片的厚度/决定磁场5).定子内圆的加工/与转子间的气隙有关6).定子槽满率/性能有关7).定子的槽数/36或72或更过8).定子的同心度/与转子间的气隙有关9).定子的位置(是否被前后盖包上)/与振动有关3.抑制电机噪声的措施3.抑制电机噪声措施2.转子的参数1).选着合理的线径/决定磁场,决定性能2).转子线圈的材质/决定磁场,决定性能3).爪极的生产工艺/决定磁场,决定性能4).转子的动平衡/与定子间的气隙有关*电枢的线径,槽数都决定起动机的噪声(静止噪声)

3.抑制电机噪声的措施3.抑制电机噪声措施3..选择较大气隙值由于电机定子铁心中开有沟槽,还有供通风用的通风沟,在铁心端部存在着端部效应(两边的磁场不同)等原因,所以气隙磁场中除了基波成分外,还有许多高次谐波存在.这些谐波产生径向力(直径方向的力)波引起噪声.增大气隙将使高次谐波急剧衰减,从而可有效地降低电磁噪声.交变的径向力波作用于定子和转子铁心引起铁心随时间的周期变形,即发生振动,振动频率为径向力波的频率.由于转子紧固在转轴上,刚性好,变形小,可忽略不计.而定子铁心呈薄壁状,刚性较差,所以定子铁心振动是引起电磁噪声的主要原因,受电磁力波作用.电机机壳振动并向周围空间传播,引起空气中质点的振动而产生声波,即电磁噪声.

*选择较大气隙值可以降低电磁噪声,但一定要在满足性能前提3.抑制电机噪声的措施3.抑制电机噪声措施4.电磁脉动噪声的抑制

电磁脉动噪声主要是由于静态的转子偏心,致使气隙不均匀,以及定转子铁心中磁导的变化而产生的。要降低脉动噪声就要减小气隙的不均匀度。中小电机气隙不均匀度应控制在平均气隙的10%以内,大电机一般控制在平均气隙的5%以内。在电机制造过程中,一方面要求定子铁心压装时应尽量减小拼片铁心的内圆椭圆度;另一方面在总装配时,应尽量调整好定、转子铁心的同心度,以使气隙均匀,从而降低磁动力脉动噪声。3.抑制电机噪声的措施3.抑制电机噪声措施5.其他*调节器的使用频率也对噪声有影响/频率使用范围(常开或常关)*噪声传递路径/支撑点越多振动会减少,噪声也会减少*避开敏感区域/调整转速,避开共振点(治标不治本,不鼓励使用)*起动机的噪声评价主要是静止噪声(stoppingnoise),最有效的降低噪声的方法,缩短齿头回位后旋转的时间即静止时间.4.噪声的感性评价*声品质分析

在机电设备噪声及环境噪声的声学测量工作中，过去主要考虑对人耳听力的影响，大多数情况下采用的评价量为A声级（A计权声压级）。然而到了80年代中后期，随着人们对于各种条件下声环境舒适性要求的提高，A声级这一个量已经不能解决问题，声品质的概念应运而生，有关声品质的研究工作也逐步开展起来。声品质的含义是指在特定的技术目标（或任务）下声音的适宜性。声品质评价必然要依靠人（主体）的主观听力评价实验结果。研究成果表明，人对同一个声音的感觉受各人在生理学、心理学和心理声学等