永磁直流電動機振動和噪聲分析
嚴自新
(金壇市微特電機有限公司，江蘇常州213200)
摘要：詳細介紹了在生產過程中引起永磁直流電動機振動和噪聲的主要原因及解決的基本方法。
關鍵詞：永磁直流電動機；振動；噪聲
中圖分類號：TM33 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7018(2008)07-0056-04
0 引 言
電動機振動和噪聲是一個比較老的但又是一個仍然存在和難以解決的問題。引起電動機振動和噪聲的原因很多，大致可歸結為兩個方面：
(1)電磁因素：如電路中電參數不平衡、磁拉力不平衡等；
(2)機械因素：如轉子動平衡不好而引起的噪聲等。永磁電動機與普通電動機相比有許多優點，磁鋼代替普通電動機中的勵磁，提高了電動機效率，節省了材料并減小了電動機體積。但在永磁材料應用中還存在一些問題，如電動機噪聲、振動增大等，因此，解決這些關鍵問題尤為重要。
我們首先要判別電動機的振動由何原因引起的，即電磁和機械原因判定。區分是電磁原因還是機械原因產生的方法是將電動機運轉至****轉速，突然切斷電源，若振動隨之突然減小，振動則是電磁原因引起的；若振動變化不大，則主要是機械原因引起的。根據電動機振動噪聲源的強弱程度，應首先治理電動機中最突出的振動噪聲源，找出相應的減振降噪的具體措施，才能起到事半功倍效果。
1 電磁因素
電磁原因：(1)電磁力。這種電磁力主要是由極靴下磁通的縱振蕩產生的，通常具有齒頻率。由于直流電動機固定在機座上的主極是集中質量，在交變磁拉力和主極集中力的作用下，使機座產生撓曲和橫向振動。設計上采用非均勻氣隙、電樞斜槽等，都是減少磁通振蕩和振動電磁力的有效措施。(2)氣隙的不均勻。由于裝配氣隙不均勻，電動機運行時產生單邊磁拉力，其作用相當于電動機轉軸撓度增加。因此保證氣隙裝配均勻是防止振動的必要措施。(3)轉子線圈損壞。由于轉子線圈損壞使電動機運行時轉子徑向受力不均勻，其結果與轉子不平衡類似。不過，轉子線圈損壞可用電樞檢驗儀測出。
根據以上產生電磁振動噪聲的原因，可采取以下對策：
(1)合理的工藝結構和嚴格的工藝偏差在普通直流電動機中，負載時電樞反應使氣隙磁場畸變，磁極下一邊的磁密比另一邊的磁密大，造成氣隙磁密不均、換向惡化。因此在主磁極間加裝換向極，使換向極產生的磁場與交軸電樞反應磁場抵消，以改善換向條件，并可適當降低由換向不利引起的噪聲。但在永磁電動機中，卻因為永磁材料的使用而帶來問題。作為磁極，磁鋼是產生恒定不變的磁通的源，但它本身的磁阻卻很大。在永磁電動機中，一般作為換向極的磁鋼，其產生的磁勢大小基本恒定，難以對空載、負載時不同的電樞反應作出相應的有效補償，因此起不到降低由換向不利引起的噪音的作用。
在永磁電動機中，不論是以磁鋼作定子或作轉子，磁鋼對鐵心的齒槽效應不僅影響力學性能指標，而且也影響到噪聲和振動。針對齒槽效應有兩個辦法：采用偏心氣隙和人字形磁鋼。
偏心氣隙既是削弱電樞反應磁場的辦法，也能削弱由齒槽效應產生的交變力引起的噪聲和振動。它使氣隙磁密發生變化，使本來很快進入磁極的齒槽變成逐漸進入，減少了磁鋼對齒槽間氣隙磁密的突變，試驗證明，效果比較明顯，尤其是在高速時。人字形磁鋼的目的也是為了使齒或槽逐漸地進入磁鋼，過渡部分一般為一個齒距t(如圖1所示)，對降低磁噪聲也有較明顯的效果。
通過試驗發現，在永磁電動機中采用不均勻氣隙對降低噪聲比較有利。均勻氣隙和兩種不均勻氣隙在空、負載時的電樞反應情況如圖2所示。圖2b是偏心氣隙，氣隙長度從磁鋼中心線至極尖連續光滑增大，這樣可有效抑制電樞反應引起的氣隙磁場畸變，改善換向，也改善了磁鋼因受電樞反應而產生的不可逆去磁現象。圖2c是磁鋼****削角而其余部分氣隙均勻的情況，圓弧兩端各約六分之一長變成直線，實踐證明兩種情況都有 |
