直流电机噪声产生原因和抑制方法

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1、直流电机噪声产生原因和抑制方法　　【摘要】简述了电机噪声的作为电机技术指标的重要和电机噪声的研究发展历程，分析了直流电机噪声产生的成因，对这些噪声进行了分类，分析并总结了直流电机的电磁噪声、机械噪声、空气动力噪声的产生原因和机理，提出了在电机设计、制造和应用中降低和抑制直流电机噪声的方法，这些方法可以有效地在电机研发和制造中实际应用和借监。【关键词】电机；电机噪声；噪声抑制1.引言研发、创新能力的高低已成为世界各国最核心的竞争力之一，随着国家创新驱动战略的实施，国内电机生产企业逐步注重电机新产品研究与开发，在电机新产品的研发及实际应用方面，电机噪声是一项极其重要的硬性指标。从环

2、保角度看，低噪声、无电气干扰电机将成为“绿色电机”的基本指标。从市场角度看，电机噪声高低已成为客户对电机的品质、技术和价值高低做判别的重要依据。9在电机噪声的研究方面，早在上世纪40年开始即有学者开始对电机噪声进行零星研究；70年代，学术界提出了“在单自由度振动理论基础上建立的噪声理论”，在工程实际应用中，该理论对电机噪声的控制指导方面有一定的适应性，也存在不完全准确的情况，但该理论对电机噪声的基础研究起到了奠定性的作用；90年代，学术界提出“电机电气噪声的二维理论”，这一理论是建立在电机电气噪声离散成分与电机参数的关系研究上，通过研究并发现了电机模态振动与电气噪声的数理关系，

3、总结出了控制电气噪声的二维机电类比理论，对传统电机噪声理论进行了有效的拓展和延伸。对直流电机而言，由于有换向器和电刷的存在，电机噪声的产生相比其它类型的电机更加复杂，电机噪声的抑制更是直流电机设计和生产制造的难点和重点。为了对电机噪声进行分析和研究，我们根据直流电机噪声产生的成因归列为三类：分别为电磁噪声、机械噪声和空气动力噪声。2.电机噪声产生的原因2.1电磁噪声2.1.1电机磁场产生的电磁噪声在磁场的作用下，直流电机完成电磁能和机械能的转换。磁场中含有主磁通和漏磁通，主磁通是由N极经过气隙到转子再由另一个气隙返回S极，是直流电机起有效作用的磁通，它能在旋转的电枢绕组中产生感

4、应电动势，并和电枢绕组的磁动势相互作应产生电磁力矩。漏磁通不经过转子，只增加磁极和定子磁轭的饱和程度。主磁路中的气隙磁路所消耗的磁动势最大，电机空载时，它反比于主磁路的总磁阻，正比于主极励磁的磁动势。9直流电机主磁通中的气隙磁通对电机噪声产生影响，漏磁通对电机噪声不产生影响。气隙磁通分布（如图1所示），图中B为最大磁通密度，是电枢表面上一个极距的长度，是气隙长度。如果将气隙磁场的磁通进行矢量分解，分解为径向矢量和切向矢量，那么，气隙磁场的径向矢量将使定子产生振动噪音，气隙磁场的切向矢量将使转子产生振动噪音。由于电机定子存在固有频率，当气隙磁场产生的径向电磁力波与电机定子的固有频

5、率相等时，就会由于物理共振现象用起电机噪声。直流电机的主磁路可以细分为气隙磁路段、磁极极身磁路段、转子齿磁路段、转子铁轭磁路段、定子铁额磁路段。电机工作时，各磁路段中的磁动势以及电机电枢绕组、定子绕组的磁动势相互叠加和影响，会产生主波和一系列的低、高次谐波，进一步，主波磁势与各次谐波磁势相互作用的结果是导致一系列的力波产生。力波会导致电机噪音的产生。其中，主波磁场产生的力波对定、转子产生的噪音一般为电源频率的二倍频，谐波磁场产生的力波对定、转子产生的噪音受制于力波的幅值大小与力波的次数。通常，次数小于10的力波对噪音有比较大的影响。2.1.2电机换向产生的电气噪声9直流电机工作

6、时，换向器和电刷的配合，会使电枢绕组中的电流方向按照一定的规律循序改变。直流电机换向不好时，会使电刷和换向器之间产生火花，这种火花会产生电气噪声，并严重影响电刷和换向器的寿命，对于大功率直流电机，会对无线电通讯产生干扰，对于几瓦或小于1瓦的微特直流电机，会对使用电机的总机电器设备产生电磁干扰。电机的换向过程中，如果将电枢绕组的换向元件、换向片、电刷所链的磁通发生变化在电枢绕组的换向元件中所感应的总电动势称为∑，那么，当∑达到一定程度时，电刷离开前一个换向片的瞬间，要拉断一个电流ikb或ikd，（如图2所示）。此时，在电刷片上要释放的电磁能量为，Lr为换向元件的等效漏电感，Ik为

7、换向电流，当这个能量足够大时，就一定会产生火花和电气噪声。电机加速运行时，电刷前端端电流的密度增加，又因为每次换向开始时，电刷与换向片接触的接触点数量是由少变多的，当接触点为数不多时，电刷与换向片的电压降过大，从而使电刷前段由于电流密度的聚集发热而产生火花及电气噪声.电机的换向器如果研磨状态不好，表面粗糙；电刷片的角度不好或者刷片压力过松或过紧；换向片的结缘本体毛刺突出甚至个别换向片单体突出，都会影响火花及电气噪声的产生。2.2机械噪声9机械噪声的产生主要有电机定子部分产生的噪声，电机转子部