永磁直流電動(dòng)機(jī)振動(dòng)和噪聲分析

嚴(yán)自新

(金壇市微特電機(jī)有限公司，江蘇常州213200)

 

摘要：詳細(xì)介紹了在生產(chǎn)過(guò)程中引起永磁直流電動(dòng)機(jī)振動(dòng)和噪聲的主要原因及解決的基本方法。

關(guān)鍵詞：永磁直流電動(dòng)機(jī)；振動(dòng)；噪聲

中圖分類號(hào)：TM33  文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A  文章編號(hào)：1004-7018(2008)07-0056-04

 

 

    0 引  言

 

    電動(dòng)機(jī)振動(dòng)和噪聲是一個(gè)比較老的但又是一個(gè)仍然存在和難以解決的問(wèn)題。引起電動(dòng)機(jī)振動(dòng)和噪聲的原因很多，大致可歸結(jié)為兩個(gè)方面：

 

    (1)電磁因素：如電路中電參數(shù)不平衡、磁拉力不平衡等；

    (2)機(jī)械因素：如轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡不好而引起的噪聲等。永磁電動(dòng)機(jī)與普通電動(dòng)機(jī)相比有許多優(yōu)點(diǎn)，磁鋼代替普通電動(dòng)機(jī)中的勵(lì)磁，提高了電動(dòng)機(jī)效率，節(jié)省了材料并減小了電動(dòng)機(jī)體積。但在永磁材料應(yīng)用中還存在一些問(wèn)題，如電動(dòng)機(jī)噪聲、振動(dòng)增大等，因此，解決這些關(guān)鍵問(wèn)題尤為重要。

 

    我們首先要判別電動(dòng)機(jī)的振動(dòng)由何原因引起的，即電磁和機(jī)械原因判定。區(qū)分是電磁原因還是機(jī)械原因產(chǎn)生的方法是將電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)至****轉(zhuǎn)速，突然切斷電源，若振動(dòng)隨之突然減小，振動(dòng)則是電磁原因引起的；若振動(dòng)變化不大，則主要是機(jī)械原因引起的。根據(jù)電動(dòng)機(jī)振動(dòng)噪聲源的強(qiáng)弱程度，應(yīng)首先治理電動(dòng)機(jī)中最突出的振動(dòng)噪聲源，找出相應(yīng)的減振降噪的具體措施，才能起到事半功倍效果。

 

    1 電磁因素

 

    電磁原因：(1)電磁力。這種電磁力主要是由極靴下磁通的縱振蕩產(chǎn)生的，通常具有齒頻率。由于直流電動(dòng)機(jī)固定在機(jī)座上的主極是集中質(zhì)量，在交變磁拉力和主極集中力的作用下，使機(jī)座產(chǎn)生撓曲和橫向振動(dòng)。設(shè)計(jì)上采用非均勻氣隙、電樞斜槽等，都是減少磁通振蕩和振動(dòng)電磁力的有效措施。(2)氣隙的不均勻。由于裝配氣隙不均勻，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生單邊磁拉力，其作用相當(dāng)于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸撓度增加。因此保證氣隙裝配均勻是防止振動(dòng)的必要措施。(3)轉(zhuǎn)子線圈損壞。由于轉(zhuǎn)子線圈損壞使電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)子徑向受力不均勻，其結(jié)果與轉(zhuǎn)子不平衡類似。不過(guò)，轉(zhuǎn)子線圈損壞可用電樞檢驗(yàn)儀測(cè)出。

 

    根據(jù)以上產(chǎn)生電磁振動(dòng)噪聲的原因，可采取以下對(duì)策：

 

    (1)合理的工藝結(jié)構(gòu)和嚴(yán)格的工藝偏差在普通直流電動(dòng)機(jī)中，負(fù)載時(shí)電樞反應(yīng)使氣隙磁場(chǎng)畸變，磁極下一邊的磁密比另一邊的磁密大，造成氣隙磁密不均、換向惡化。因此在主磁極間加裝換向極，使換向極產(chǎn)生的磁場(chǎng)與交軸電樞反應(yīng)磁場(chǎng)抵消，以改善換向條件，并可適當(dāng)降低由換向不利引起的噪聲。但在永磁電動(dòng)機(jī)中，卻因?yàn)橛来挪牧系氖褂枚鴰��?lái)問(wèn)題。作為磁極，磁鋼是產(chǎn)生恒定不變的磁通的源，但它本身的磁阻卻很大。在永磁電動(dòng)機(jī)中，一般作為換向極的磁鋼，其產(chǎn)生的磁勢(shì)大小基本恒定，難以對(duì)空載、負(fù)載時(shí)不同的電樞反應(yīng)作出相應(yīng)的有效補(bǔ)償，因此起不到降低由換向不利引起的噪音的作用。

 

    在永磁電動(dòng)機(jī)中，不論是以磁鋼作定子或作轉(zhuǎn)子，磁鋼對(duì)鐵心的齒槽效應(yīng)不僅影響力學(xué)性能指標(biāo)，而且也影響到噪聲和振動(dòng)。針對(duì)齒槽效應(yīng)有兩個(gè)辦法：采用偏心氣隙和人字形磁鋼。

 

    偏心氣隙既是削弱電樞反應(yīng)磁場(chǎng)的辦法，也能削弱由齒槽效應(yīng)產(chǎn)生的交變力引起的噪聲和振動(dòng)。它使氣隙磁密發(fā)生變化，使本來(lái)很快進(jìn)入磁極的齒槽變成逐漸進(jìn)入，減少了磁鋼對(duì)齒槽間氣隙磁密的突變，試驗(yàn)證明，效果比較明顯，尤其是在高速時(shí)。人字形磁鋼的目的也是為了使齒或槽逐漸地進(jìn)入磁鋼，過(guò)渡部分一般為一個(gè)齒距t(如圖1所示)，對(duì)降低磁噪聲也有較明顯的效果。

 

 

    通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在永磁電動(dòng)機(jī)中采用不均勻氣隙對(duì)降低噪聲比較有利。均勻氣隙和兩種不均勻氣隙在空、負(fù)載時(shí)的電樞反應(yīng)情況如圖2所示。圖2b是偏心氣隙，氣隙長(zhǎng)度從磁鋼中心線至極尖連續(xù)光滑增大，這樣可有效抑制電樞反應(yīng)引起的氣隙磁場(chǎng)畸變，改善換向，也改善了磁鋼因受電樞反應(yīng)而產(chǎn)生的不可逆去磁現(xiàn)象。圖2c是磁鋼****削角而其余部分氣隙均勻的情況，圓弧兩端各約六分之一長(zhǎng)變成直線，實(shí)踐證明兩種情況都有