浅谈交流异步电机噪音分析及控制措施

浅谈交流异步电机噪音分析及控制措施

曾文志,李文宇,李庆,袁启毅

（珠海格力电器股份有限公司  广东省珠海市  519000）

摘要：随着人们环保意识的不断增强，电机的噪声已经越来越多地被人们所重视，噪声已经是衡量电机质量的一项重要指标。在电机设计时就应充分考虑电机的噪声问题，特别是电机的电磁噪声，电机生产后一旦存在电磁噪声就很难补救。本文主要阐述了噪声产生的原因和降低噪声的主要控制措施。

关键词：异步电机 噪音 控制措施

Iscuss The Noise Analysis And Control Measures Of AC Asynchronous Motor

Zeng Wenzhi, Li Wenyu, Li Qing,Yuan Qiyi

(Gree Electric Appliances, Inc.of Zhuhai. Zhuhai Guangdong 519000)

Abstract:With the continuous enhancement of people's environmental awareness, the noise of motor has been paid more and more attention, and the noise is an important index for measuring the quality of the motor. In the design of the motor, the noise problem of the motor should be fully considered, especially the electromagnetic noise of the motor. This paper briefly introduceS the causes of noise and main control measures to reduce noise.

Key words:Asynchronous   Motor noise  Control measures.

0 前言

经我司售后反馈分析，确认电机噪音主要涉及：电磁噪音、轴承噪音、异响（摩擦或异物导致）以及减震短路导致共振噪音。不同电机结构及使用条件不同，因此在售后投诉的侧重点存在一定的差异，详细按电机类别和售后对噪音的分类如下表：（注：表中√表示相关，√√表示强相关，×表示弱先关或无相关）

1 电磁噪音

电磁噪音在空调器上由电机作为激振源的有以下三种，分别为：电源倍频噪音、齿谐波噪音、滑差噪音。

1.1 电源倍频噪音

交流异步电机正常工作时，定、转子存在以电源频率f（50Hz/60Hz）基频整倍数的频率周期性径向磁力波作用，一般Kf力波振动幅值较大，往外辐射明显，会产生较大幅值力波往外辐射，特别当电机偏心（转子轴线与定子轴向偏离）或转轴受破振动或弯曲时，此力波作用会更加剧烈，由此产生的噪音为倍频噪音[1]。

注：f为电源频率，K为力波次数，一般取1~5，常见取2

或4。

1.1.1 倍频噪音特点：

①出现峰值的频率为电源的整数倍；

②出现峰值的频率不随转速的变化而变化，转速变化通过调节电压来实现；

③主要存在于柜机、室内机、风管机和窗机，其中，柜机、室内机多数反映为100Hz（50Hz电源）和120Hz（60Hz电源）出现峰值噪音，窗机多数反映在200Hz或240Hz出现峰值噪音。

1.1.2 倍频噪音主要影响因素及改善措施

1.2 齿谐波噪音

该噪音主要是因为电机在工作过程中，转子产生较大的转子电流，转子电流在转子斜槽上产生额外的谐波电流，该电流产生的附加磁场随电机周期性转动作用的结果[2]。齿谐波噪音一般有转子齿谐波噪音和定、转子齿谐波磁场噪音，激励源频率符合以下公式：

f={1+K×Z2(1-S)/P}×2f0或f={K×Z2(1-S)/P+2}×f0

注：（K为音阶或力波次数，在齿谐波中可取±1；±2；±3；S为转差率；P为电机极对数；f0为电源频率；Z2为转子槽数或叶片数或风道出线边角数）

1.2.1 齿谐波噪音特点：

齿谐波噪音的测试点频率随着电机转速的变化而变化，通常情况下转速升高频率会增大，反之则会下降。

1.2.2 齿谐波噪音的主要影响因素及改进措施

1.3 滑差噪音

异步电机转子实际转速比同步旋转磁场转速滞后，转子转动通过磁密大的地方，定、转子会受到一个频率KSf0的力波作用，一般KSf0对外辐射效率低，但当转子转差率较小时，该力波会类似其他谐波，时域上分布在Kf0两边叠加作用产生附加转矩，这样会产生较大幅值的力波并向外辐射，特别当电机偏心（转子轴线与定子轴线偏离）或转轴受迫振动或变弯时，此力波作用会更加激烈从而产生滑差噪音。滑差噪音符合以下公式：

f=KSf0或f=Kf0±KSf0（K为音阶或力波次数，S为转差率，f0为电源频率）

1.3.1滑差噪音特点

滑差噪音一般频率较低，往外辐射效率低，一般少出现。滑差噪音的测试频率是随电机转速的变化而变化，通常情况下转速升高频率会增大，反之则会降低。

1.3.2滑差噪音主要影响因素及改进措施

1.4关于电磁噪音问题小结

2轴承噪音

目前我司除风扇电机使用的为含油轴承，其他基本使用滚珠轴承，对于滚珠轴承而言，就是通过应用滚动体实现整体轴承的滚动摩擦，减少原有模式下的摩擦作用力。但是由于受到润滑剂性能不良，滚动体表面磕碰伤、杂质或尘埃进入滚珠滚道，滚动体与保持架兜孔剧烈碰撞、轴承在内外滚道存在磕碰等因素影响，造成滚动轴承在使用过程中会发生不同程度的异响声音，不仅会影响使用功率，同时还会造成相应的噪音困扰。

2.1 轴承噪音的特点

轴承噪音分为低、高频两部分，可以用以下方法进行判定：低频部分：f=n×K/60或nz/10或nz/30 一般由于内、外圆偏心或不规则滚动元件排列不规则或有斑点引起震动或轴向窜动引起[3]。高频部分峰值多在2000Hz或3000Hz由滚珠轴承的接触面的波纹及表面损伤引起。

2.2轴承噪音的常见影响因素及噪音特征

3异响（摩擦或异物导致）

3.1基本分类

本文提及的异响主要包含有零部件摩擦和机内异物两类。

3.2零部件摩擦

生产过程零部件整形不良（如美纹纸、槽绝缘纸整形不良、绑扎线线头处理不当）等导致机内有异物。

4减震短路导致共振噪音

电机在通电运转过程中其产生的摩擦、轴承传动以及振动产生的声音，由于电机转子的动不平衡以及单边磁拉力作用，电机振动通过电机支架和电机罩壳直接传入空调的框架中，容易产生颤动或共振，使得噪音增加。

为解决此问题，一般室内空调使用的电机都会具备一定的减震结构，如挂壁式空调内机电机的前后减震圈、柜内机电机的减震脚垫等，通过使电机减震结构与空调框架直接接触达到减震、降噪的效果[4]。然而，在售后反馈和总装装配工艺检查过程中，经常发现电机的减震结构被“短路”的现象，导致电机本体与空调框架硬性接触，无法起到减震的作用，进而诱发整机颤动或共振，使得噪音增加。常见案例为电机引出线走线不合理、热保护器凸台尺寸异常、后胶圈安装脚异常导致的电机线碰底壳、电机碰电机压板以及电机热保护器壳碰底盘问题，即为典型的“减震短路”现象。

5电机噪音问题检验技巧

5.1机械噪音

在检验中可采用断电法来判定，即在断电瞬间，电磁噪音消失，由于惯性转子继续运转，此时耳听内部定子绝缘胶纸碰响摩擦、内部金属异物扫膛、轴承噪音等声音存在，即为机械噪音。

5.2电磁噪音

电机空载通电时，电磁声均匀，此时可采取堵转法或加重法判定，堵转用专用工装堵住电机轴缓慢转动180°。如内部气隙均匀，在180°耳听电磁音也均匀，属于正常。加重发（此方法用于检验6Hz的电机）：即在电机轴切方向受力，因60Hz电源的电机在空载测试时比50Hz噪音大，当在带负载或轴向受力或噪音明显减少。

5.3检验方法

入厂检验电机噪音时，应从电机轴伸端、电机非轴伸端和电机本体侧面三个方向去耳听电机音质情况，对于塑封PG电机检验需要用手将电机上下左右摇晃两下（主要检验是否有异物残留在电机内部），在按以上方法耳听电机音质情况。

总结

首先通过上述电机噪音问题检验技巧的运用，对交流电机出现的噪音进行分类判定，再结合上述各类噪音产生原理分析，根据噪音产生的根源解决噪音异常，达到快速有效的完成交流电机噪音分析和整改优化。

参考文献

[1] 陈永校.电机噪声的分析和控制[M].浙江:浙江大学出版社,1987.

Chen Yongxue. AnalySiS and Control of Motor NoiSe[M]. Zhejiang:Zhejiang UniverSity PreSS, 1987.

[2] 李文宇.基于Maxwell风扇新结构电机电磁方案设计及成果推广[J].日用电器.2018,(11):69-73.

Li Wenyu. Electromagnetic Scheme deSign and achievement promotion baSed on new Structure motor of Maxwell fan[J]. Daily electric applianceS. 2018, (11):6973.

[3] 忻尚君,梁庆信.低噪声低振动异步电动机关键技术研究.中小型电机,2004,3 1 ( 4 ) .

Xin Shangjun, Liang Qingxin. ReSearch on key technologieS of low-noiSe low-vibration aSynchronouS motorS. Small and medium-Sized motorS, 2004, 31.

[4] 齐辉 ,李永辉,段建刚.电机噪声的类别、分析方法以及防治措施的研究进展[J ].2007,3:4 6～ 48.

Qihui, Li Yonghui, Duan Jiangang. ReSearch progreSS of motor noiSe category, analySiS method and prevention meaSureS[J]. 2007, 3:46～48.

作者简介：

曾文志（1985-），男（汉族），广东珠海，大学本科学历，主要从事电机开发设计工作。

E-mail：344734137@qq.com