汽车交流发电机噪声分析与优化

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1、汽车交流发电机噪声的分析与优化施骞(同济大学汽车学院，上海201804)【摘要】降低汽车交流发电机的噪声尤为重要。从机械噪声、电磁噪声、空气噪声等3方面详细分析了汽车交流发电机噪声的形成，并介绍了一些改善交流发电机噪声的优化途径。【Abstract】Itisparticularlycriticaltoreducethenoiseoftheautomobilealternator．Startingfromthesethreeaspectsofmechanicalnoise，airnoiseandelectromagneticnoise，theprincipleofal·ternatornoise

2、isdetailedandsomeoptimizationmethodsareintroduced．【关键词】噪声交流发电机汽车doi：10．3969／j．issn．10074554．2015．05．080引言1机械噪声汽车发电机早期是直流式的，但随着现代汽交流发电机的机械噪声包括轴承振动产生的车动力性、安全性、舒适性的提高，以及用电设备噪声，转子不平衡引起的噪声，电刷引起的噪声。和功率日趋增大，相应地对发电机的各项指标要1．1轴承振动产生的噪声求也越来越高。目前其已为交流发电机所取代。1．1．1轴承振动噪声的分析交流发电机是一种将机械能转换成电能的装置：汽车交流发电机的转子通过安装在其两侧的

3、发电机的定子由冷轧硅钢冲片叠压而成的定子铁两个滚动轴承来维持高速旋转，目前国内外普遍芯和按一定要求由铜圆漆包线绕制的三相绕组组采用低噪声的全密封轴承，如日本KOYO轴承、瑞成。转子在外加机械力的作用下旋转，转子中的典SKF轴承和日本NSK轴承等，轴承本身作为一绕组通以励磁电流，在励磁电流的作用下，在前、个机械运动部件，当滚珠在滚道内运动的同时，轴后两个磁极的爪尖部，分别形成N极和S极，通过承自身便是一个噪声源，任何轴承内外圈的相对反向切割定子绕线，在三相绕组内产生感应电势，旋转都会产生噪声，另外，轴承在受到载荷振动经整流后输出电能。由于交流发电机的工作原后，滚珠及滚道发生早期失效，金属表面形成

4、疲劳理，决定了其在工作中必然会产生噪声。损伤，也会产生噪声。换言之，对于高速运行的发根据汽车交流发电机噪声产生的不同方式，大电机来说，滚动轴承是一个比较强烈的振动及噪致可把其噪声分为3方面，即：机械噪声、电磁噪声声源。如果想降低轴承带来的噪声，就要对选用与空气噪声。对汽车交流发电机的噪声进行分析的轴承提出更高的要求。与优化，影响到乘用车的燃油经济性、可靠性和舒适1．1．2轴承振动噪声的优化途径性，是交流发电机设计成功与否的重要一环。(1)轴承与轴承室采用过渡配合，避免过盈量收稿日期：2015—02—09上海汽车2015．05·31·大，缩小游隙；到降噪目的。(2)保证装配过程中轴承室清洁；随着

5、交流发电机技术的不断发展，各种先进工(3)提高选用的轴承精度等级，一般为IT6级。艺的不断涌现和应用，已经将机械噪声所占交流发1．2转子不平衡引起噪声电机总噪声的百分比由早期的10％降到5％，同时1．2．1转子不平衡噪声分析将进一步为机械噪声的降低创造有利条件。我国当前机械加工水平已上一个台阶，但大部分企业的加工精度还不够，由此造成的转子不2电磁噪声方面平衡会在转子高速运行时产生噪声。虽然转子不平衡不可避免，但随着科技水平的进一步发展，其引起交流发电机电磁噪声的因素有很多，包括噪声降低还有一定空间。发电机转速，电气结构和机械结构的设计。电磁噪1．2．2转子不平衡噪声的优化途径声产生是由于作用在

6、定转子之间气隙中的电磁力通过采购国外一些先进生产设备及工艺措施产生旋转力波和脉振力波，通过磁轭向外传播，使定是提升效果的有效办法。国内一些大型发电机制子铁芯产生振动变形，进而辐射出电磁噪声。电磁造商已经能将交流发电机转子的动、静平衡精度噪声与气隙中定转子磁场之间相互作用而产生的控制在一个比较理想的水平，国内企业还需在设径向力、电气机构的动态响应等密切相关。备及人员方面加大研发及投入，以满足市场对产2．1基于固有频率的分析品的高要求。2．1．1固有频率导致噪声的分析1．3电刷引起的噪声目前主流的发电机定子均为36槽结构，在交1．3．1电刷造成的噪声分两部分：振动和摩擦流发电机转速上升过程中，电磁

7、力波的频率会随引起电刷振动的技术因素有集电环表面的径转速变化而变化，转子每旋转一圈会产生一个36向跳动量过大；转子动平衡精度超过3g·cm；电阶次的电磁噪声，当达到某一特定转速，与发电机刷与电刷保持架的配合间隙超过1mm；刷架弹簧的固有频率发生重叠时，就会发生共振，该噪声会的压力超过50kPa。被进一步放大，而当发电机的转速进一步提高，越引起电刷摩擦的技术因素有集电环表面加工过这个共振点以后，电磁