铝壳电动机电磁噪声的控制

雷奶华¹，陈筱铁²，雷孙栓¹，温韵光¹

(1宁德出入境检验检疫局，福建福安3550l7；2福建出入境检验检疫局，福建福州355000)

摘要：从研究铝壳电动机的结构特点出发，从转子径向电磁力、共振和定子变形三方面分析了电磁噪声产生的原因，采用降低气隙碰密、加均压线、改进工艺等措施治理铝壳电动机电磁噪声，经生产实践证明有效降低了噪声，提高了铝壳电动机的制造质量。

    关键词：铝壳电动机；电磁噪声；控制

    中图分类号：tm306  文献标识码：a  文章编号：1004一7018(2010)04—0070—03

0引  言

    铝壳电动机就是用压铸铝的外壳替换传统的铸铁外壳的电动机。铝壳电动机具有外形美观、体积小、重量轻、结构简单、维修方便、生产过程比较环保、生产效率高、运输方便等优点，深受广大用户的欢迎。电动机的噪声是涉及环保和卫生的项目，欧盟、美国等发达国家均对其要求越来越高^[1]。

1铝壳电动机结构特点

  拆开一台铝壳电动机，如图l所示，可以看到前后端盖、铝外壳轻而薄，工艺较为细致。铝壳电动机的三个特点较为突出：一是铝壳电动机外图1铝壳电动机拆解图   壳为铝合金压铸形成的，由于铝材的延展性能好、比重小使铝壳重量轻、材料的刚度低；二是铝壳加工的工艺要求高，机壳、端盖的同心度差；三是铝壳不导磁，电动机轭部磁路相对比铁壳电动机饱和，电磁力波相对较大等。这些特点造成铝壳电动机的噪声较大，给生产和制造高质量的产品加大了工艺难度，使得铝壳电动机的噪声一般仅达二级噪声标准，与欧盟电动机噪声标准相比平均差距4～5 db．

2铝壳电动机电磁噪声产生原因分析

    根据电机噪声产生的不同方式，大致可分为电磁噪声、机械噪声、空气动力噪声三大类。由于电机的定子及转子绕组流过交流电流，产生周期性变化的交变磁场，因而产生了电磁交变力，这个力经过电机的机壳或轴系的振动和传递，使周围空气随之作周期性的振动，从而产生了电磁噪声。

2.1转子径向电磁力的作用

    转子随时间及空间变化着的磁拉力是产生电磁噪声的最重要原因。电机的电磁噪声可由轴向、切向和径向三方向的电磁力引起，最主要的是径向电磁力[2]。气隙空间磁场是一个旋转力波，切向电磁力在一定程度上推动了转子，它的径向力使转子发生径向变形和周期性振动。分析铝壳电动机的径向磁力，根据傅里叶级数谐波分析原理有：

式中：p表示电磁径向力的幅值。p以角速度ω旋转，在某一点的电磁力随时间周期性变化。铝壳电动机的机壳相对较薄，延展性较好，因此径向力的幅值p相对较大，这也是铝壳电动机噪声比铸铁壳电机噪声大的根本原因2.2共振根据电磁力波理论，我们知道定子铁心不同阶次谐波的变形有不同的固有频率，当力波频率与模态频率相同，当径向力波的频率与铁心的某个固有频率接近或相等时，就会引起“共振”[2]。在力极对数与模态振型阶数相等的情况下，在每个振型半波中，受力情况和振动位移情况都是一样的，电机的二维电磁振动便可简化为一个力作用下有适当阻尼质量的振动，机械振动学中控制一维振动的理论便适用了。电机外壳即铝壳的弹性好，相当于增加了尼系数，使机壳的固有频率下降，在低频下更加容易产生“共振”，增大了噪声。同时，定转子槽都是开口的，气隙磁导在旋转时也是在变化和波动的。气隙磁场中出现了很多由于槽开口引进的谐波，在这种情况下，即使径向力的波幅不大，也会导致周期性振动和产生较大噪声。

2．3定子变形引起空气振动

    定子变形后引起周围空气振动，从而产生噪声。这时，定子相当于一个声辐射器。当铁心饱和时，将会使磁场正弦分布的顶部变得平坦，在磁场分布中加大了谐波分量，将使电磁噪声增加。气隙空间的磁场中除了电源基波分量外，还有两次谐波分量，二次谐波的径向力波也都分别作用于定转子铁心上，使它们产生径向变形，在一般情况下，对二次谐波来说，电机转子刚度相对较强，定子铁心的径向变形是主要的，可以产生较大的噪声。基波分量对定子的作用和二次谐波对定子的作用如图2所示。