电机设计及其.pptx

School of Electrical Engineering119 四月 2024 噪声：一种不同频率与不同强度无规律地组合在一起的声音。噪声的危害：噪声的危害：影响生活与工作设备疲劳或损坏干扰其它信号的感觉和鉴别与污水、废气成为污染环境的三大公害第九章第九章 噪声和振动噪声和振动School of Electrical Engineering219 四月 2024 电机是一种噪声和振动源，其噪声列为衡量质量的重要指标，影响其市场竞争力。产生原因：物体的振动。School of Electrical Engineering319 四月 2024电机噪声及主要振动源：School of Electrical Engineering419 四月 20249-1 噪声的一般概念 一、噪声的物理量度一、噪声的物理量度1、声压级物体产生机械振动时，振动在弹性介质（包括气体、液体和固体以及等离子体）中以波的方式进行传播，这个弹性波就是声波。声波是疏密波，它在空气中传播时，随着发声体的振动，周围空气时而变密，时而变稀，并且以波的形式向远处传播。空气变密时，压强增高，变稀时压强降低。因此，由于声波的存在使空气压力产生迅速起伏，起伏的部分称为声压。声压高，声音强。School of Electrical Engineering519 四月 2024 可用声压来衡量声音强弱，声压以P（有效值）表示单位Pa。正常人耳刚能听到的声音的声压10PaPa 使人耳产生疼痛的声音 20Pa。表示声音的强弱很不方便。School of Electrical Engineering619 四月 2024引进声压级：为基准声压,Pa 单位dB，分贝。School of Electrical Engineering719 四月 20242、声强级和声功率级 声波具有一定能量，可用能量大小表征声波的强弱。声功率：声源单位时间内辐射出的总声能称为声功率，单位W。声强：在垂直于声波传播方向上，单位时间内通过单位面积的声能称为声强，用I表示。单位：w/m2School of Electrical Engineering819 四月 2024P 声压 介质特性阻抗，200C时标准大气压下空气的特性阻抗。408PaS/m。传播声波的介质密度。200C时空气密度为1.186kg/m3。c介质中的声速。200C标准大气压下空气中声速为344m/s。这样上式可以写为School of Electrical Engineering919 四月 2024 与声压一样，声强和声功率也用声强级和声功率级表示：声强级 为基准声强，空气中 声功率级 为基准声功率级，取 W。School of Electrical Engineering1019 四月 20243、噪声的频率 人耳能听到的频率范围202000HZ，该范围可以划分成若干个频段（频带）。噪声测量中长用倍频程和1/3频带。（1）倍频程 上、下限两个频率单位之比2：1，即=2的频带。（2）1/3频带为得到比倍频程更详细的频谱，用1/3 频带，即把一个倍频程按大小分成三段频带（3）频带的中心频率School of Electrical Engineering1119 四月 2024（4）常用频带：202000HZ，十个频带，中心频率31.5，63，125，500，1000，2000，4000，8000，16000Hz。常用8个频带。（5）频谱分析 以频率为横坐标，以声压级、声强级、声功率级为纵坐标来绘制噪声测量结果，所得图形可以清楚地反映出噪声的成分和性质，称频谱分析。School of Electrical Engineering1219 四月 2024二二、噪声测量、噪声测量1、常用的仪器：声级计、频谱分析仪、自动记录仪。（1）声级计 声级计由传声器、放大器、衰减器、频率计权网路和有效值指示表头等组成。传声器 声压信号 转成电信号 输入放大器 模拟人耳特性的频率计权网络 两级放大 电表读出有效值 School of Electrical Engineering1319 四月 2024计权网络：A 500HZ以下的低频成分有较大的衰减。B 声音通过时，低频成分有一定的衰减。C 让所有频率的声音以同样的程度通过，所以代表总声压级。其中用A计权网络时，测量仪器对高频敏感，对低频不敏感，与人耳对声音的感觉类似，故电机噪声测量时，一般用A计权网络，所测得的值称为A声级。School of Electrical Engineering1419 四月 2024（2）频谱分析仪，自动记录仪 频谱分析仪由放大器和滤波器组成。噪声通过滤波器时，得到带宽内噪声频谱：噪声频谱：倍频带通过滤波器 1/3频带通过滤波器 其与自动记录仪配合使用，可以自动地记录声级和频谱图。School of Electrical Engineering1519 四月 20242、电机噪声测量GB280681根据电机轴中心线高度和电机轴向长度确定测量点的设置。小电机，点声源按半球面。长电机 椭球声源，按半椭球面法配置。用声级计测出各测点的A计权声压级，再求出A计权声功率级。A：半球面，半椭球面面积。：基准面积：A计权声功率级：A计权平均声压级 School of Electrical Engineering1619 四月 2024三、噪声和振动的标准1、环境噪声标准（1）生产车间：85dB,可改变，但不超过90 dB。每天接受噪声不到8h的工作，可放宽，不超过115dB。（2）乡村住宅，医疗地区 4045 dB城市住宅：4550 dB 晚上各地区分别减小5dB，深夜减小10dB。市中心，工商业居民区 60 dB School of Electrical Engineering1719 四月 20242、电机噪声限值 电机噪声限值分为：N级（普通级），R级（一级），S级（优先级），E级（低噪声级）N级见表92 -5dB -10dB -15dB 3、电机振动限值 电机振动限值分为：N级（普通级），R级（一级），S级（优先级）等三个等级.见表93。School of Electrical Engineering1819 四月 20249-2 直流电机的电磁振动直流电机的电磁振动 一、振动产生的原因齿？存在 空？气息磁场波动 电磁力 频率 二、电磁力1、主极下气隙场的令 ，则 School of Electrical Engineering1919 四月 2024 根据磁场理论：空气和铁交界面上受力方向垂直于交界面，大小为 则磁极单位面积上径向作用力：省略含有 的第三项，则作用在整个主磁极上的交变径向力为幅值为交变径向力 还会在磁极上产生交变 School of Electrical Engineering2019 四月 2024三、减小振动的措施（1）增大气隙，励磁绕组或永磁体用量增加。（2）增大每级指数，增大，Fr，Mr 都减小？增加，电机成本增加。（3）电枢斜槽斜一个或多个整数极槽距（4）电机主要结构件的固有频率与主要电磁？振动的频率失谐。（5）采用减振材料，增大？件抗振能力，如用环氧树脂把定子铁心的 都可以提高电机的抗振能力。School of Electrical Engineering2119 四月 2024 9-3 电机的机械振动和噪声电机的机械振动和噪声a转子不平衡产生的振动和噪声b轴承振动产生的噪声c受轴承激振而产生的端盖轴向振动和噪声d电刷和换向器（或集电环）之间的摩擦振动和噪声 School of Electrical Engineering2219 四月 2024一一、转子不平衡产生的振动和噪声、转子不平衡产生的振动和噪声 1、不平衡的种类（1）静不平衡 转子放到一对水平导轨上，不平衡？在导轨上运动，直到不平衡？处于最低位置为止，称静不平衡。其产生的离心力？作用于转动部分，引起电机振动。即使不转时也显示不平衡性质。振动：两支座上振动大小相等，相位相同。School of Electrical Engineering2319 四月 2024（2）动不平衡 盘式？件近似符合上述情况，但转子较长，？转子重量在全体上分布不均匀。如图，整体上看，重心在转子转动的轴线上，且静平衡的。但转动后，M和 ，产生大小相等、方向相反的离心力，周期性地作用在电机轴承上，引起电机的振动。这种振动时才表现出的不平衡称为动不平衡。振动：大小相等，相位相反。School of Electrical Engineering2419 四月 2024（3）混合不平衡一般都工件都存在上述两种情形。称混合不平衡。振动：大小不等，相位不同。2、原因 (1)转子机械不平衡：通过？平衡消除。(2)转子有效部分不均匀发热和不均匀冷却，产生轴 向热弯曲。尽可能用刚度较大轴。(3)电机与其它机器连接时，转子与连接的机器转动 部分不对中。School of Electrical Engineering2519 四月 2024二、轴承的振动和噪声滚动轴承是电机运行中较强的振动和噪声源之一。三、端盖的轴向振动和噪声（1）轴承振动激发（2）电磁振动力波通过轴承传到端盖端盖和轴承外圈间留有适当气隙，通过轴承传向端盖的力会有一定衰减。间隙过小，振动大。School of Electrical Engineering2619 四月 2024四、电刷装置的振动和噪声1、电刷的振动和噪声（1）原因：换相片间绝缘沟换向器表面径向跳动电刷和刷握间隙过大 电刷压力偏小 电刷压力施加不当使电刷歪斜 刷握，刷？、刷干刚度不足够（2）特点：振动频率与转速成正比School of Electrical Engineering2719 四月 2024（3）解决途径减小换向器表面径向跳动量和沟槽宽度换向器表面绝不能有毛刺、尖角 提高转子平衡精度采用合理的轴承径向间隙和适当的电刷与刷握间隙 电刷伸出刷握部分短些School of Electrical Engineering2819 四月 20242、电刷摩擦噪声 电刷和换向器滑动接触时，形成氧化亚铜薄膜、石墨薄膜、和碳粉自由体。空载时，由于滑动接触面温度较低，不易形成薄膜，干摩擦使噪声增大；负载时，温度高，润滑作用好，摩擦噪声反而降低。频率一般在1000800HZ，随转速变化不大。9-4 电机的空气动力噪声电机的空气动力噪声 风扇、电机转子转动产生。