张世良（福建机电学校）

    【摘  要】讨论含有逆序磁场的径向力波对电磁噪声的影响。试验表明，逆序磁场为零与不为零两者声学效应的规律基令相同，微型单相异步电动机的电磁噪声与磁场椭圆度近似成正比。

    【叙  词】单相电机异步电动机／逆序磁场声学效应电磁噪声

     微型单相异步电动机以其结构简单、运行可靠、价格低廉、维护方便等优点而获得广泛应用，如各类的检验室、计量室、办公室和家庭卧室等场所，环境噪声通常较低，一般为35～40db(a)，所以必须进一步探讨微型单相异步电动机的噪声控制。

    单相异步电动机和三相异步电动机工作时的主要区别在于前者旋转磁场在一般情况下为椭圆形，后者为圆形。椭圆形旋转磁场可分解为一系列具有各次谐波的正序圆形旋转磁场和逆序圆形旋转磁场（以下简称正序磁场和逆序磁场）。当单相异步电动机处于对称的特殊状态运行时，逆序磁场为零，电机内只有正序磁场存在。仅有正序磁场时的微型单相异步电动机产生的力波的行为及其声学效应与微型三相异步电动机相同。本文仅介绍微型单相异步电动机含有逆序磁场时的力波行为及其声学效应。

    单相异步电动机椭圆形旌转磁场可分解为一系列具有各次谐波的正序磁场和逆序磁场。两序别的各次谐波磁场相互作用，产生径向力波和切向力波，施加于定子和转子的铁心上，使铁心出现周期性的弯曲变形、扭转变形及其相应的径向振动和切向振动。这些周期性的振动转换成空气噪声，被入耳所感觉。对微型异步电机言，定子铁心有足够大的抗扭强度，转子又是整个电机中刚度****的部件，能有效地防止变形，所以，电机的电磁噪声主要是径向力波引起的定子铁心弯曲变形。

    单相异步电动机正序和逆序磁场产生的径向力波为时间和空间的周期函数，作用于气隙与铁心的分界面上。单位面积铁心上作用的径向力波fr，可由马克斯韦定理求得，即：

    式(2)和(3)中，下标f和b分别表示正序和逆序。口和肛分别表示定子和转子的谐波序数，以整数表示，z_z为转子槽数。

    将(2)代入(1)，并略去对电机的振动不起作用的恒定分量，以及对电机的振动和电磁噪声影响有限的极对数多、幅值小的分量，整理得：

     式(4)中，第1和2项系气隙中正序和逆序磁场的基波分量产生的，是电机中不可避免的主要振动分量之一。可是，从声学上看，或说从人耳对声波的生理响应上看，人耳对这类2倍电网频率的噪声的响应是不太敏感的。所以，与这类主要振动分量相对应的噪声分量，却不是主要的噪声分量。主要的噪声分量是式(4)中的第3、4、5和6等4项表达式所确定的力波产生的相应噪声务量。这些力波是由与正序和逆序磁场相关的定子齿谐波同转子齿谐波相互作用产生的。它们的特点是力波极对数少，幅值一般都较大，频率又处于人耳对声波响应敏感的范围内，故对电磁噪声甚有影响。

    从式(4)可看到，当电机内同时存在着正序和逆序磁场时，所产生力波的频率与只存在正序磁场时产生的力波频率是相同的。此现象表明，两种不同几何图形的旋转磁场产生的径向力波引起定子铁心变形及其相应的声学效应存在着相似规律。可见，单相异步电动机与三相异步电动机的电磁噪声之间存在着某种程度上的相似规律。为查明其相似程度，特设计了2台不同磁场的微型异步电机，作对比实验。

    为便于观察和比较，两台实验电机的电磁噪声，既应符合实际使用情况，又应构成电机噪声级中为决定性的噪声分量。据此，设计采取不装风扇和采用低噪声轴承；定、转子铁心的结构和尺寸完全相同；单相电机设计为功率30w，4极，气隙磁密为3500×l0^-4t，定子采用正弦分布绕组，转子为笼型绕组；三相电机设计为功率90w，4极，气隙磁密为6100×10^-4t，定子绕组为双层短距，转子为笼型绕组。

    两台实验电机测试结果示于图1。