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1、电机噪声的分析与控制电机噪声的分析与控制 电机噪声的机理电机噪声的机理 电机噪声的测量电机噪声的测量 电机的噪声诊断电机的噪声诊断 电机噪声的控制电机噪声的控制 上海交通大学 振动、冲击、噪声国家重点实验室上海交通大学 振动、冲击、噪声国家重点实验室 电机噪声的分析与控制电机噪声的分析与控制 电机噪声控制技术概况电机噪声控制技术概况 我国电机噪声指标落后我国电机噪声指标落后 电机行业的降噪要求强烈电机行业的降噪要求强烈 电机风噪声方面，国产电机水平较低电机风噪声方面，国产电机水平较低 国产电机的轴承，噪声偏高国产电机的轴承，噪声偏高 二维电磁噪声理论二维电磁噪声理论 传统电磁噪声理论的发展传统
2、电磁噪声理论的发展 设计阶段已能控制电磁噪声设计阶段已能控制电磁噪声 上海交通大学 振动、冲击、噪声国家重点实验室上海交通大学 振动、冲击、噪声国家重点实验室 电机噪声的分析与控制电机噪声的分析与控制 电机噪声的主要噪声源电机噪声的主要噪声源 空气动力噪声空气动力噪声 涡流噪声：涡流噪声：转子和风扇引起空气湍流在旋转表面 交替出现涡流 转子和风扇引起空气湍流在旋转表面 交替出现涡流 转子表面线速度、表面积、表面形状等因素转子表面线速度、表面积、表面形状等因素 笛鸣噪声：空气在固定障碍物上擦过笛鸣噪声：空气在固定障碍物上擦过 上海交通大学 振动、冲击、噪声国家重点实验室上海交通大学 振动、冲击、
3、噪声国家重点实验室 电磁噪声电磁噪声 转子磁滞伸缩变形转子磁滞伸缩变形 电机定、转子空气隙中的交变电 磁力激励 电机定、转子空气隙中的交变电 磁力激励 气隙磁场（谐波磁场）引起磁极 和机身的变形振动 气隙磁场（谐波磁场）引起磁极 和机身的变形振动 定子、外壳的共振定子、外壳的共振 电磁噪声的主要频率电磁噪声的主要频率 电枢齿频率：电枢齿频率： Z电枢槽数，电枢槽数，n转速，转速，K正整数正整数 电枢旋转频率：电枢旋转频率：p极对数极对数 60 n KZfz = 60 pn f = 上海交通大学 振动、冲击、噪声国家重点实验室上海交通大学 振动、冲击、噪声国家重点实验室 电机噪声的分析与控制电机
4、噪声的分析与控制 电机噪声的主要噪声源电机噪声的主要噪声源 电机噪声的分析与控制电机噪声的分析与控制 电机噪声的主要噪声源电机噪声的主要噪声源 电磁噪声的强弱还与定子刚度、固有频 率和声学特性有关 电磁噪声的强弱还与定子刚度、固有频 率和声学特性有关 电磁噪声是单一频率的：在某一转速下 固定不变。频谱不连续，包含一个或多 个单峰 电磁噪声是单一频率的：在某一转速下 固定不变。频谱不连续，包含一个或多 个单峰 铁心固有频率较低时，启动过程中会产 生较大电磁噪声，正常运行时，噪声反 而降低 铁心固有频率较低时，启动过程中会产 生较大电磁噪声，正常运行时，噪声反 而降低 上海交通大学 振动、冲击、噪
5、声国家重点实验室上海交通大学 振动、冲击、噪声国家重点实验室 电机噪声的分析与控制电机噪声的分析与控制 电机噪声的主要噪声源电机噪声的主要噪声源 产生电磁噪声的其他原因产生电磁噪声的其他原因 铁心饱和：铁心饱和：铁心饱和时，磁场分布中加大 了三次谐波的分量，噪声增加 铁心饱和时，磁场分布中加大 了三次谐波的分量，噪声增加 开口槽：开口槽：气隙越小，槽口越宽，气隙越小，槽口越宽，“槽开口 波 槽开口 波”幅值越大幅值越大 磁通振荡：磁通振荡：直流电机中，电枢齿距与补偿 绕组节距选择、配合不当，以及主极极弧 宽度与电枢齿距配合不当 直流电机中，电枢齿距与补偿 绕组节距选择、配合不当，以及主极极弧
6、宽度与电枢齿距配合不当 气隙动态偏心：气隙动态偏心：旋转频率的单边磁拉力旋转频率的单边磁拉力 上海交通大学 振动、冲击、噪声国家重点实验室上海交通大学 振动、冲击、噪声国家重点实验室 电机噪声的分析与控制电机噪声的分析与控制 电机噪声的主要噪声源电机噪声的主要噪声源 机械噪声的机理机械噪声的机理 轴承噪声-炭刷摩擦噪声轴承噪声-炭刷摩擦噪声 转子不平衡-轴向窜动转子不平衡-轴向窜动 轴承噪声轴承噪声 与轴承的配合、质量、制造精度有关与轴承的配合、质量、制造精度有关 轴承内外圈的圆度公差使轴承产生振动：轴承内外圈的圆度公差使轴承产生振动： 直径不同滚珠均匀相间排列时振动：直径不同滚珠均匀相间排列
7、时振动： R1、R2内、外滚道半径，内、外滚道半径，Z滚珠数滚珠数 转子不平衡转子不平衡 转速越高，质量偏心愈大，噪声增加转速越高，质量偏心愈大，噪声增加 频率是转子转速的低倍频，频率低。频率是转子转速的低倍频，频率低。 60 2n f = 60 . 2 . 21 1 nZ RR R f + = 上海交通大学 振动、冲击、噪声国家重点实验室上海交通大学 振动、冲击、噪声国家重点实验室 电机噪声的分析与控制电机噪声的分析与控制 电机噪声的测量与分析电机噪声的测量与分析 调查性噪声测试调查性噪声测试 声级、声功率级声级、声功率级 噪声的简易诊断噪声的简易诊断 频谱分析频谱分析 电机噪声的精密分析电
8、机噪声的精密分析 现场噪声检测和实验室噪声分析现场噪声检测和实验室噪声分析 用振声法分析用振声法分析 心理声学分析心理声学分析 声源辨识技术声源辨识技术 上海交通大学 振动、冲击、噪声国家重点实验室上海交通大学 振动、冲击、噪声国家重点实验室 电机噪声的分析与控制电机噪声的分析与控制 电机噪声源的识别电机噪声源的识别 电磁噪声的识别电磁噪声的识别 改变外施电压法改变外施电压法 切断电源法切断电源法 空气动力噪声识别空气动力噪声识别 取下风扇取下风扇 机械噪声识别机械噪声识别 更换低噪声轴承或用滑动轴承更换低噪声轴承或用滑动轴承 提起炭刷提起炭刷 从噪声频谱图上识别转子转速的低倍频成分从噪声频谱
9、图上识别转子转速的低倍频成分 上海交通大学 振动、冲击、噪声国家重点实验室上海交通大学 振动、冲击、噪声国家重点实验室 电机噪声的分析与控制电机噪声的分析与控制 降低电磁噪声的措施降低电磁噪声的措施 采用正弦绕组，减少磁势中某些谐波成分采用正弦绕组，减少磁势中某些谐波成分 合理选择定、转子齿槽配合合理选择定、转子齿槽配合 气隙的均匀性及气隙值的选取气隙的均匀性及气隙值的选取 气隙气隙g加大噪声级下降公式：加大噪声级下降公式： 斜槽斜槽 降低磁密度降低磁密度 控制共振噪声控制共振噪声 )lg(40 2 1 g g Lp = 上海交通大学 振动、冲击、噪声国家重点实验室上海交通大学 振动、冲击、噪
10、声国家重点实验室 电机噪声的分析与控制电机噪声的分析与控制 降低空气动力噪声的措施降低空气动力噪声的措施 采用自然冷却方式采用自然冷却方式 合理设计风扇及风路结构合理设计风扇及风路结构 缩小风扇直径缩小风扇直径 选用合理间隙值选用合理间隙值 改进风扇结构改进风扇结构 合理设计风路结构合理设计风路结构 降低冷却空气消耗量降低冷却空气消耗量 降低电磁负荷降低电磁负荷 改善电机散热条件改善电机散热条件 降低通风阻力降低通风阻力 上海交通大学 振动、冲击、噪声国家重点实验室上海交通大学 振动、冲击、噪声国家重点实验室 电机噪声的分析与控制电机噪声的分析与控制 降低机械噪声的措施降低机械噪声的措施 采用
11、滑动轴承采用滑动轴承 提高滑动轴承的精度提高滑动轴承的精度 提高轴承精度，改善结构和装配工艺提高轴承精度，改善结构和装配工艺 保持轴承良好润滑保持轴承良好润滑 波形弹性垫圈的减小轴向窜动波形弹性垫圈的减小轴向窜动 保持轴承的角度误差最小保持轴承的角度误差最小 上海交通大学 振动、冲击、噪声国家重点实验室上海交通大学 振动、冲击、噪声国家重点实验室 噪声测量与评价噪声测量与评价 测量物理量测量物理量 声压声压 传统评价量传统评价量 声压级声压级 声强与声强级声强与声强级 声功率、声功率级声功率、声功率级 A声级声级dB(A) 现代评价量现代评价量 烦恼指数烦恼指数 响度响度 粗糙度粗糙度 抖动度
12、抖动度 尖锐度尖锐度 上海交通大学 振动、冲击、噪声国家重点实验室上海交通大学 振动、冲击、噪声国家重点实验室 噪声的实验分析噪声的实验分析 车内噪声A声级时间历程车内噪声A声级时间历程 正常车驾驶员左耳A声级时间历程 异响车驾驶员左耳A声级时间历程 上海交通大学 振动、冲击、噪声国家重点实验室上海交通大学 振动、冲击、噪声国家重点实验室 噪声的实验分析噪声的实验分析 车内噪声的车内噪声的1/3倍频程频谱倍频程频谱 1异响车 2正常车 驾驶员左耳噪声的1/3倍频程谱图 上海交通大学 振动、冲击、噪声国家重点实验室上海交通大学 振动、冲击、噪声国家重点实验室 噪声的实验分析噪声的实验分析 噪声的
13、临界频带噪声的临界频带 临界频带: 频率的心理声学单位 原理: 人耳可以视为具有恒定百分比带宽的带通滤波器。 这些假想的带通滤波器把声音信号的频率分割成有 限的一些频带，称为临界频带，其单位是Bark. 临界频带分为024段，与声音频率的换算公式为： () += 2 7500 arctan5 . 300076. 0arctan13 f fz 临界频带的带宽约为：中心频率低于500Hz时为100Hz， 高于500Hz时为0.2fc。 上海交通大学 振动、冲击、噪声国家重点实验室上海交通大学 振动、冲击、噪声国家重点实验室 噪声的实验分析噪声的实验分析 车内噪声的响度分析车内噪声的响度分析 声压级
14、和1/3倍频程频谱的 同样声音，响度可以不同。 人耳感觉到的噪声响度不 仅与其幅值和频率有关， 还同其持续时间长短有关。 对于动态响度值的计算方 法，目前还没有统一标准。 1异响车 2正常车 驾驶员左耳噪声响度的时间历程 上海交通大学 振动、冲击、噪声国家重点实验室上海交通大学 振动、冲击、噪声国家重点实验室 噪声的实验分析噪声的实验分析 车内噪声的尖锐度分析车内噪声的尖锐度分析 N dzzgzzN KS Bark = 24 0 1 )()( S：Zwickers尖锐度； N：总响度； K1：加权系数，K 1=0.11； N(z)：临界频带的指定响度 1异响车 2正常车 驾驶员左耳噪声尖锐度的
15、时间历程 = 16 161 )( )16( 2 2ln ze z zg z 上海交通大学 振动、冲击、噪声国家重点实验室上海交通大学 振动、冲击、噪声国家重点实验室 噪声的实验分析噪声的实验分析 车内噪声的粗糙度分析车内噪声的粗糙度分析 () () mod00mod 24 0 011. 0 ffff dzL R Bark E + = 驾驶员左耳噪声粗糙度的时间历程 LE: 临界频带内的声压级变化 幅值,LE=LEmax- LEmin； fmod：调制频率； f0： 调制基频，f0=70Hz。 1异响车 2正常车 上海交通大学 振动、冲击、噪声国家重点实验室上海交通大学 振动、冲击、噪声国家重点实验室 噪声的实验分析噪声的实验分析 车内噪声的抖动度分析车内噪声的抖动度分析 Nmax :临界频带内的指定响度最大值 Nmin:临界频带内的指定响度最小值 fmod：调制频率； f0： 调制基频，f0=4Hz。 () () () mod00mod 24 0 minmax log36. 0 ffff dzNN F Bark + = 1异响车 2正常车 驾驶员左耳噪声抖动度的时间历程 上海交通大学 振动、冲击、噪声国家重点实验室上海交通大学 振动、冲击、噪声
