使用永磁无刷电机替代齿轮减速电机是这几年来工业大风扇的趋势,其中的原因之一就是永磁无刷电机噪音比减速电机低很多,但永磁无刷电机依然会产生噪音。有些场所比如教堂、健身房等,需要更低的噪音,所以我们就需要知道永磁无刷电机噪音的产生原因并尽量降低噪音。
电机噪音的原因
根据噪音产生的原因,我们通常将永磁无刷电机噪音分为电磁噪音、机械噪音和通风噪音。
1. 电磁噪音
电磁噪音主要来源于电磁振动,是由电机气隙磁场作用于电机铁心产生的电磁力所激发引起的,而电机气隙磁场又取决于气隙磁导和定转子绕组磁动势。电机运行时气隙中存在基波和一系列谐波磁场,它们相互作用,除产生引起电磁转矩切向力外,还产生许多次数、频率各不相同的旋转径向电磁力波。这些力波作用在定转子上,致使其出现周期性的径向变形。由于转子铁心刚度较大不易产生振动,故一般仅考虑定子铁心及机座的振动,该振动引起的噪音即为电磁噪音。
2. 机械噪音
机械噪音是由电机运转部分的摩擦、撞击、不平衡以及结构共振形成的。电机轴承在繁重的工作状态下运转时,滚珠和外圈滚道相接处会发生弹性变形,滚道变形随接触处的变化呈周期性变化,产生振动和噪音。
3. 通风噪音
电机转动时,风扇和转子上某些凸出部位使空气产生冲击和摩擦形成通风噪音,且随风扇和转子圆周速度的增高而增大,强度与风扇和通风道的设计好坏有关。
永磁无刷电机不同的噪音是由不同部位、不同零件产生,所以我们要根据以上电机噪音产生的原因,采取针对性的措施来降低电机噪音。
1. 电磁噪音的降低
(1) 定转子槽数的配合。对电机振动和噪音起主要作用的是振动阶数较低、幅值较大的力波,高阶数或磁场幅值较小的力波可以不用考虑。
(2)采用斜槽,不管空载还是负载状态下,斜一个定子槽距的电磁噪音明显低于直槽。这是由于定子或转子采用斜槽能有效地削弱谐波磁场引起的附加转矩和电磁噪音,所以电机转子往往采用斜槽,而且对电机其他性能影响很小,但会使径向力沿轴向长度相位不同,产生了扭转力矩,导致铁心扭转振动,产生噪音。
2. 机械噪音的降低
(1) 根据电机的性质、规格和使用环境严格选择电机转子的平衡精度,减少转子铁芯偏心产生的噪音。
(2) 提高轴承及其他部件的质量,包括轴承、滑环和换向器的圆度、光洁度,刚性适中的轴承,硬度刚好的电刷材料。
(3) 在装配轴承前,应对轴承进行清洗和消,并涂抹相应型号的润滑油,装配时采用热胀法。
3. 通风噪音的降低
(1) 风扇的设计风叶采用奇数叶片,最好采用不等分的叶片间距;风叶采用后倾式,并用圆角过渡:合理选择叶片形状;风扇外径与端盖间的距离为风扇外径的10%-15%;风扇应具有良好的动平衡。
(2) 风路的设计,合理设计风路系统,降低空气阻尼;改变风道方向时,采用大的半径;风道截面积应逐渐变化。
(3)加装消声器或隔声罩,并增大端盖和罩子的动态刚度。
为了有效地降低和控制永磁无刷电机噪声污染,必须全面熟练地掌握各种噪声的具体形成因素、类别、监测和诊断,以便采取较为行之有效的措施。电机的噪声研究涉及了电磁、机械振动、物理声学、数学等许多学科,但在保证机械加工精度和风扇设计的合理性的前提下,通过提高力波阶数,减少电磁力波和电磁谐波,可有效降低电机振动和噪音。