結(jié)構(gòu)設(shè)計、噪聲和振動

1、西北工業(yè)大學(xué)西北工業(yè)大學(xué)電機設(shè)計電機設(shè)計 目錄目錄一一. 電機的基本結(jié)構(gòu)形式電機的基本結(jié)構(gòu)形式 1.1結(jié)構(gòu)分類結(jié)構(gòu)分類 1.2典型結(jié)構(gòu)介紹典型結(jié)構(gòu)介紹二二. 結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本內(nèi)容、原則和方法結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本內(nèi)容、原則和方法三三. 電機的噪聲和振動源及抑制噪聲的措電機的噪聲和振動源及抑制噪聲的措 施簡介施簡介一一. 電機的基本結(jié)構(gòu)形式電機的基本結(jié)構(gòu)形式影響電機總體結(jié)構(gòu)的因素：影響電機總體結(jié)構(gòu)的因素： 電機的類別、運行條件、原動機或被傳動機械的種電機的類別、運行條件、原動機或被傳動機械的種類及傳動方式、電機的容量與轉(zhuǎn)速、冷卻方式、防護型類及傳動方式、電機的容量與轉(zhuǎn)速、冷卻方式、防護型式、軸承型式和數(shù)目

2、、安裝方式等。式、軸承型式和數(shù)目、安裝方式等。 1.1 結(jié)構(gòu)分類結(jié)構(gòu)分類 電機的總體結(jié)構(gòu)可有不同的分類方法，下面簡單介紹按電機的總體結(jié)構(gòu)可有不同的分類方法，下面簡單介紹按通風(fēng)冷卻系通風(fēng)冷卻系統(tǒng)統(tǒng)、防護型式防護型式和和安裝結(jié)構(gòu)型式安裝結(jié)構(gòu)型式來進行分類。來進行分類。 （一）按（一）按通風(fēng)冷卻系統(tǒng)分類通風(fēng)冷卻系統(tǒng)分類 空冷：自冷、自扇冷、他扇冷、管道通風(fēng)、自由循空冷：自冷、自扇冷、他扇冷、管道通風(fēng)、自由循 環(huán)通風(fēng)、封閉循環(huán)通風(fēng)等；環(huán)通風(fēng)、封閉循環(huán)通風(fēng)等； 其他冷卻介質(zhì)：氫、水，且衛(wèi)封閉循環(huán)系統(tǒng)其他冷卻介質(zhì)：氫、水，且衛(wèi)封閉循環(huán)系統(tǒng)（二）按防護型式分類（二）按防護型式分類 分為分為開啟式開啟式、防護

3、式防護式、封閉式封閉式、防爆式防爆式、防水式防水式、水密式水密式、潛水潛水 （ 油油）式）式等。等。 1.開啟式開啟式 結(jié)構(gòu)特點結(jié)構(gòu)特點：其帶電和轉(zhuǎn)動部分沒有專門的保護裝置；沒有專門的保護裝置； 適用電機適用電機：臥式、低速的中大型直流電機和 凸極同步電機，低電壓大電流的直流電機。 因為是開啟式開啟式，所以適用于干燥、室內(nèi)、外干燥、室內(nèi)、外 部環(huán)境比較潔凈部環(huán)境比較潔凈的地方。1.1 結(jié)構(gòu)分類結(jié)構(gòu)分類開啟式電機開啟式電機1.1 結(jié)構(gòu)分類結(jié)構(gòu)分類2.防護式防護式 結(jié)構(gòu)特點結(jié)構(gòu)特點：其機殼結(jié)構(gòu)對電機內(nèi)帶電部分帶電部分和轉(zhuǎn)動部分轉(zhuǎn)動部分有必要的機械保護機械保護，以防止意外接觸，但這種保護并不顯著妨礙

4、電機的通風(fēng)。 分類分類：根據(jù)通風(fēng)口防護結(jié)構(gòu)的不同分為： 網(wǎng)罩式：用鐵絲網(wǎng)或多孔金屬薄板遮蓋通風(fēng)口，使直徑大于15mm的外物不能接觸到電機的帶電和轉(zhuǎn)動部分； 防滴式：防止垂直下落的液體或固體直接進入電機的內(nèi)部； 防濺式：防止與垂直線的夾角成100的范圍內(nèi)任何方向的液體或固體進入電機內(nèi)部。 適用電機適用電機：使用場所對電機無特殊要求的情況。1.1 結(jié)構(gòu)分類結(jié)構(gòu)分類防護式電機防護式電機1.1 結(jié)構(gòu)分類結(jié)構(gòu)分類3. 封閉式封閉式 結(jié)構(gòu)特點：結(jié)構(gòu)特點：其機座和端蓋能阻止阻止電機內(nèi)外空氣自由交換內(nèi)外空氣自由交換，但不要求完全密封；可以防護來自任何方向的液體和異物進入電機內(nèi)部防護來自任何方向的液體和異物進入

5、電機內(nèi)部。 適用電機：適用電機：安裝在多塵或露天 （但氣候不異常）場合的電機。封閉式電機封閉式電機1.1 結(jié)構(gòu)分類結(jié)構(gòu)分類4. 防爆式（隔爆式）防爆式（隔爆式） 結(jié)構(gòu)特點結(jié)構(gòu)特點：其外形與封閉式電機類似，但其機座和端蓋機座和端蓋具有較較高的機械強度高的機械強度，能承受爆炸性氣體在電機內(nèi)部產(chǎn)生的爆炸力承受爆炸性氣體在電機內(nèi)部產(chǎn)生的爆炸力，而且溝通電機內(nèi)外的各金屬接縫面均具有足夠的長度足夠的長度，以防止爆炸時電機防止爆炸時電機內(nèi)部的高溫氣體迅速傳遞到電機外部。內(nèi)部的高溫氣體迅速傳遞到電機外部。 適用電機：適用電機：煤礦和化工等企業(yè)中使用的電機。 防爆電機作為主要的動力設(shè)備動力設(shè)備，通常用于驅(qū)動泵、

6、風(fēng)機、壓縮機和其他傳動機械等。1.1 結(jié)構(gòu)分類結(jié)構(gòu)分類5. 防水式防水式 結(jié)構(gòu)特點：結(jié)構(gòu)特點：其機殼結(jié)構(gòu)能阻止阻止具有一定壓力的水進入電機內(nèi)部。水進入電機內(nèi)部。6. 水密式水密式 結(jié)構(gòu)特點結(jié)構(gòu)特點：其浸沒在水中浸沒在水中時，機殼結(jié)構(gòu)能阻止水進入電機內(nèi)部阻止水進入電機內(nèi)部。7. 潛水（油）式潛水（油）式 結(jié)構(gòu)特點：結(jié)構(gòu)特點：在規(guī)定的水（油）壓下水（油）壓下，能長期在水（油）中運行長期在水（油）中運行。（三）按安裝結(jié)構(gòu)型式分類（三）按安裝結(jié)構(gòu)型式分類 國家標(biāo)準(zhǔn)國家標(biāo)準(zhǔn)GB99781規(guī)定，對于旋轉(zhuǎn)電機，根據(jù)安裝結(jié)構(gòu)型式規(guī)定，對于旋轉(zhuǎn)電機，根據(jù)安裝結(jié)構(gòu)型式，可分為表，可分為表8-1所示的所示的9類，每

7、類又分為若干組。（具體見書類，每類又分為若干組。（具體見書P141） 1.1 結(jié)構(gòu)分類結(jié)構(gòu)分類1.2 1.2 典型結(jié)構(gòu)介紹典型結(jié)構(gòu)介紹 無論哪種電機，結(jié)構(gòu)上都是由無論哪種電機，結(jié)構(gòu)上都是由固定（靜止）固定（靜止）、轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)動和和過渡過渡三大部分組成。三大部分組成。 下面簡述三種主要類型的電機典型結(jié)構(gòu)：下面簡述三種主要類型的電機典型結(jié)構(gòu)： （一）感應(yīng)電機 1、封閉式 2、防護式 3、箱型結(jié)構(gòu) （二）同步電機 1、凸極同步電機 2、隱極同步電機 （三）直流電機（一）感應(yīng)電機（一）感應(yīng)電機1. 封閉式封閉式 基本特征：基本特征：臥式、機座帶底腳、有兩個端蓋軸承、單軸伸（根據(jù)需要也可制成雙軸伸）、帶內(nèi)外

8、風(fēng)扇。（一）感應(yīng)電機（一）感應(yīng)電機2. 防護式防護式 基本特征：基本特征：機座帶底腳、有兩個端蓋軸承、單軸伸，采用兩側(cè)對稱的徑向通風(fēng)系統(tǒng)（一般為自通風(fēng)，根據(jù)需要也可制成管通風(fēng)），鐵心中有通風(fēng)道。（一）感應(yīng)電機（一）感應(yīng)電機3. 箱型結(jié)構(gòu)箱型結(jié)構(gòu)主要部件主要部件：外罩、底座、定子、轉(zhuǎn)子和軸承。優(yōu)點：優(yōu)點：1）零部件的通用性很高； 2）易實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化； 3）生產(chǎn)周期短、絕緣質(zhì)量提高； 4）機械加工量少，氣隙均勻度高，下線方便，拆卸容易。（二）同步電機（二）同步電機1. 凸極同步電機凸極同步電機 從結(jié)構(gòu)上可分為臥式和立式兩大類。臥式結(jié)構(gòu)使用范圍臥式結(jié)構(gòu)使用范圍：大多數(shù)同步電動機、調(diào)相機和用內(nèi)燃機或沖擊

9、式、貫流式水輪機拖動的發(fā)電機；立立式結(jié)構(gòu)使用范圍式結(jié)構(gòu)使用范圍：混流式和軸流式水輪機拖動的水輪發(fā)電機和少數(shù)同步電動機。1）臥式凸極同步電機）臥式凸極同步電機 基本特征：基本特征：臥式、基座帶底腳、有兩個端蓋式軸承、單軸伸、自扇冷通風(fēng)系統(tǒng)。（二）同步電機（二）同步電機2）立式凸極同步電機）立式凸極同步電機 主要用于水輪發(fā)電機，根據(jù)推力軸承推力軸承的位置可分為：懸式和傘式。（三）直流電機（三）直流電機基本特征基本特征：防護式、基座帶底腳、有兩個端蓋軸承、單軸伸（根據(jù)需要也可制成雙軸伸）、自扇冷軸向抽風(fēng)式通風(fēng)系統(tǒng)。二二. 結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本內(nèi)容、原則和方法結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本內(nèi)容、原則和方法2.1 2.1 結(jié)

10、構(gòu)設(shè)計的基本內(nèi)容結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本內(nèi)容 確定電機的總體結(jié)構(gòu)型式，包括防護型式、軸承型式和數(shù)目、軸伸型式、安裝方式、通風(fēng)系統(tǒng)等。 確定零部件的結(jié)構(gòu)型式、材料、形狀、尺寸、加工精度、形位公差、表面粗糙度和技術(shù)要求等。 確定某些零部件之間的機械連接方式、配合種類等。 核算零部件的機械性能。二二. 結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本內(nèi)容、原則和方法結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本內(nèi)容、原則和方法2.2 2.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計的原則結(jié)構(gòu)設(shè)計的原則 應(yīng)保證電機在規(guī)定期限內(nèi)能安全可靠地運行； 所有結(jié)構(gòu)型式一般應(yīng)符合有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，如防護型式、軸承型式、中心高、外形尺寸、安裝尺寸等； 盡量使零部件符合“標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化”的要求； 應(yīng)具有良好的結(jié)構(gòu)工

11、藝性； 應(yīng)考慮電機裝拆和維修方便； 適當(dāng)注意外形美觀。二二. 結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本內(nèi)容、原則和方法結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本內(nèi)容、原則和方法2.3 2.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計的方法結(jié)構(gòu)設(shè)計的方法 包括交流電機的結(jié)構(gòu)設(shè)計和直流電機的結(jié)構(gòu)設(shè)計。 （1 1）交流電機的結(jié)構(gòu)設(shè)計交流電機的結(jié)構(gòu)設(shè)計 1、確定總體結(jié)構(gòu) 2、確定定、轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu) 定子結(jié)構(gòu)設(shè)計的內(nèi)容和方法定子結(jié)構(gòu)設(shè)計的內(nèi)容和方法 定子鐵心定子鐵心：確定軸向和周向固緊方式，徑向通風(fēng)道元件的結(jié)構(gòu)；采用扇形片時，確定扇形片劃分、鴿尾槽數(shù)目、尺寸、布型；大型還要確定鐵心兩端階梯部分的具體結(jié)構(gòu)； 定子繞組定子繞組：應(yīng)先計算和作圖求得端部尺寸；確定固定方式；作出定子的分裝草圖。二二.

12、 結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本內(nèi)容、原則和方法結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本內(nèi)容、原則和方法 轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)設(shè)計轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)設(shè)計 轉(zhuǎn)子鐵心轉(zhuǎn)子鐵心：如同步機確定磁極和磁軛的詳細結(jié)構(gòu)尺寸固緊方式； 如其它轉(zhuǎn)子鐵心，除具有軸向通風(fēng)道時要確定相應(yīng)的結(jié)構(gòu)外，其它與定子鐵心情況相似； 轉(zhuǎn)軸：轉(zhuǎn)軸： 設(shè)計轉(zhuǎn)軸各檔部分尺寸，加工精度，形位公差，表面光潔度； 核算轉(zhuǎn)軸的機械強度。 轉(zhuǎn)子鐵心與轉(zhuǎn)軸組合轉(zhuǎn)子鐵心與轉(zhuǎn)軸組合：套軸式、支架式。決定轉(zhuǎn)子鐵心和轉(zhuǎn)國的徑向尺寸的關(guān)系； 作出轉(zhuǎn)子草圖。二二. 結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本內(nèi)容、原則和方法結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本內(nèi)容、原則和方法 端蓋結(jié)構(gòu)和尺寸端蓋結(jié)構(gòu)和尺寸 主要根據(jù)通風(fēng)系統(tǒng)、繞組對地絕緣距離、軸承套結(jié)構(gòu)及端蓋的剛度與強度等

13、方面的要求確定。 作出總裝草圖，同時布置風(fēng)扇作出總裝草圖，同時布置風(fēng)扇 校核各部件的相對位置，必要間隙是否適當(dāng)，安裝、外形尺寸是否符合要求；制造裝配拆卸維修是否方便，進行必要的修改，逐步給出零件圖，詳細準(zhǔn)確的總裝配圖，校核總裝尺寸。二二. 結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本內(nèi)容、原則和方法結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本內(nèi)容、原則和方法（2）直流電機的結(jié)構(gòu)設(shè)計）直流電機的結(jié)構(gòu)設(shè)計 直流電機與交流電機大體相似，只是電樞在轉(zhuǎn)子上磁極在定子上，且有換向極。三三. 噪聲和振動噪聲和振動 噪聲噪聲是一種不同頻率和不同強度無規(guī)律地組合在一起的聲音。 缺點缺點：影響人們生活和工作；使物理裝置和設(shè)備疲勞或失效；干擾其他信號。 因而，必須采取一定的

14、措施，將噪聲減少到允許限度以內(nèi)。 電機是一種噪聲源噪聲源。它的噪聲水平是衡量質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的一項重要指標(biāo)，且在市場競爭中也是一個重要因素。三三. 噪聲和振動噪聲和振動電機產(chǎn)生的三類噪聲及其振動源分類電機產(chǎn)生的三類噪聲及其振動源分類三三. 噪聲和振動噪聲和振動 （一）噪聲的一般概念（一）噪聲的一般概念 （1 1）噪聲的物理量度）噪聲的物理量度 （2 2）噪聲的測量）噪聲的測量 （3 3）噪聲和振動的標(biāo)準(zhǔn)）噪聲和振動的標(biāo)準(zhǔn)三三. 噪聲和振動噪聲和振動（1）噪聲的物理量度）噪聲的物理量度 聲壓級聲壓級 物體產(chǎn)生機械振動時，振動在彈性介質(zhì)（包括氣體、液體和固體以及等離子體）中以波的方式進行傳播，這個彈性波就

15、是聲波聲波。 聲波是疏密波疏密波，隨著發(fā)聲體的振動，使周圍空氣時而變密時而變密，時而變稀時而變稀，并以波的形式向遠處傳播?？湛諝庾兠軙r，壓力增高；變稀時，壓力降低氣變密時，壓力增高；變稀時，壓力降低。因而，由于聲波的存在使空氣壓力產(chǎn)生迅速的起伏，氣壓的起伏部分稱為聲壓聲壓。聲壓可用來衡量聲音的強弱。聲壓聲壓可用來衡量聲音的強弱。聲壓以以 p（有效值）表示，單位（有效值）表示，單位為為Pa。三三. 噪聲和振動噪聲和振動 正常人耳剛能聽到的聲壓是：2 21010-5 -5 PaPa； 能使人耳產(chǎn)生疼痛感覺的聲壓是：20 Pa20 Pa； 聲壓級聲壓級： 單位：分貝（單位：分貝（dBdB） 聲壓；

16、基準(zhǔn)聲壓，取1000Hz時的聲壓，即210-5 Pa。 0lg20ppL三三. 噪聲和振動噪聲和振動（1）噪聲的物理量度）噪聲的物理量度 聲強級和聲功率級聲強級和聲功率級 聲功率聲功率: 聲源在單位時間內(nèi)輻射出來的總聲能；單位為W； 聲聲 強強 I: 在垂直于聲波傳播方向、單位時間內(nèi)通過單位面積的聲能。單位為W/m2。 當(dāng)聲波為正弦波且按平面波形式傳播時，聲強和聲壓的關(guān)系： 介質(zhì)的特性阻抗 傳播聲波的介質(zhì)密度 介質(zhì)中的聲速 cpZpI2020Z三三. 噪聲和振動噪聲和振動 聲功率級：聲功率級： 聲強級：聲強級： 基準(zhǔn)聲功率基準(zhǔn)聲功率 基準(zhǔn)聲強基準(zhǔn)聲強 0lg10WWLW0lg10IILI0I0

17、W三三. 噪聲和振動噪聲和振動（1）噪聲的物理量度）噪聲的物理量度 噪聲的頻譜噪聲的頻譜 正常人能聽覺到的聲音的頻率范圍一般為2020000Hz。 噪聲測量中最常用的是：倍頻程倍頻程和1/3倍頻程倍頻程 倍頻程：倍頻程：上下限兩個頻率值之比為2:1的頻帶，即 1/3倍頻程倍頻程:將一個倍頻程按 關(guān)系再分為三段頻帶，即 中心頻率：中心頻率：某一 頻程上限頻率和下限頻率的幾何平均值，即 目前通用的十個倍頻程的中心頻率為31.5、63、125、250、500、1000、2000、4000、8000、16000Hz。實際上，測量噪聲時通常只需要使用中心頻率為638000Hz的八個倍頻程，它們所包括的頻

18、率范圍如表9-1所示。2下上ff312312下上ff下上中三三. 噪聲和振動噪聲和振動（1）噪聲的物理量度）噪聲的物理量度 響度級響度級 人耳對聲音的感受，不僅和聲壓有關(guān)，而且也和頻率有關(guān)。對聲壓級相同但頻率不同的聲音，聽起來是不一樣響的，頻率高的比較響。所以，我們用響度級響度級把聲壓和頻率統(tǒng)一起來，來表示聲音響度的高低。三三. 噪聲和振動噪聲和振動 （2 2）噪聲的測量）噪聲的測量 常用的噪聲測量儀器：聲級計聲級計、頻譜分析儀和自動記錄儀頻譜分析儀和自動記錄儀。 聲級計聲級計：可單獨測量聲級，還可接入帶通濾波器，對噪聲進行頻譜分析儀。 頻譜分析儀和自動記錄儀頻譜分析儀和自動記錄儀：噪聲通過一

19、組倍頻程帶通濾波器，得到倍頻程噪聲頻譜，自動記錄儀可自動記錄聲級和頻譜圖。三三. 噪聲和振動噪聲和振動（3）電機噪聲和振動的標(biāo)準(zhǔn)）電機噪聲和振動的標(biāo)準(zhǔn) 我國GB755-81電機基本技術(shù)要求規(guī)定：電機的噪聲限值噪聲限值分為N級（普通級）、級（普通級）、R級（一級）、級（一級）、S級（優(yōu)等級）和級（優(yōu)等級）和E級（低噪聲級）級（低噪聲級）四個等級。 電機的振動限值振動限值分為N級（普通級）、級（普通級）、R級（一級）、級（一級）、S級（優(yōu)等級）級（優(yōu)等級）三個等級。 表9-2、9-3分別給出了N級的A計權(quán)聲功率級的噪聲限值和電機的振動限值。三三. 噪聲和振動噪聲和振動（二）（二） 電機的電磁振動噪

20、聲電機的電磁振動噪聲 定、轉(zhuǎn)子定、轉(zhuǎn)子繞組磁勢繞組磁勢氣隙氣隙磁導(dǎo)磁導(dǎo)氣隙磁場氣隙磁場作用于電機作用于電機鐵心鐵心電磁力電磁力電磁振電磁振動動電磁電磁噪聲噪聲定子鐵定子鐵心齒上心齒上的磁力的磁力徑向分量：徑向分量：使定子鐵心產(chǎn)生振動變形切向分量切向分量：與電磁轉(zhuǎn)矩相對應(yīng)，使齒 對其跟部彎曲，并產(chǎn)生局部振動變形電磁噪聲主要來源電磁噪聲次要來源三三. 噪聲和振動噪聲和振動（1）定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組的磁勢）定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組的磁勢 由于在分?jǐn)?shù)槽繞組磁勢中常會出現(xiàn)分?jǐn)?shù)次諧波，不便由于在分?jǐn)?shù)槽繞組磁勢中常會出現(xiàn)分?jǐn)?shù)次諧波，不便于計算，所以把波長等于電樞周長于計算，所以把波長等于電樞周長 （ p為極對數(shù)，為

21、極對數(shù)， 為為極距）的極距）的2極波作為基準(zhǔn)波，其它各次諧波的次數(shù)也均相極波作為基準(zhǔn)波，其它各次諧波的次數(shù)也均相應(yīng)地增加應(yīng)地增加p倍，因此諧波的次數(shù)等于其極對數(shù)。倍，因此諧波的次數(shù)等于其極對數(shù)。（1）定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組的磁勢）定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組的磁勢 氣隙合成磁勢可表示為：氣隙合成磁勢可表示為：)()()()(tftftftfp，式中，主波合成磁勢式中，主波合成磁勢)cos()(01tpFtfpp，定子繞組諧波磁勢定子繞組諧波磁勢)cos()(1 Ftf，轉(zhuǎn)子繞組諧波磁勢轉(zhuǎn)子繞組諧波磁勢)cos()( Ftf，三三. . 噪聲和振動噪聲和振動定、轉(zhuǎn)子繞組磁勢中定、轉(zhuǎn)子繞組磁勢中的的齒諧波齒諧波

22、不會因為采不會因為采用用短距短距或或分布繞組分布繞組而而削弱，它是引起電磁削弱，它是引起電磁噪聲的最主要根源。噪聲的最主要根源。（2）氣隙磁導(dǎo)）氣隙磁導(dǎo) 感應(yīng)電動機感應(yīng)電動機定、轉(zhuǎn)子都有齒槽時定、轉(zhuǎn)子都有齒槽時的氣隙磁導(dǎo)可表示為：的氣隙磁導(dǎo)可表示為：tspZZtspZZt1coscos1cos1)cos1 ()(12211012021010，式中，式中， 為氣隙磁導(dǎo)的不變部分；為氣隙磁導(dǎo)的不變部分； 為轉(zhuǎn)子光滑時為轉(zhuǎn)子光滑時定子一階齒諧波磁導(dǎo)幅值；定子一階齒諧波磁導(dǎo)幅值； 為定子光滑時轉(zhuǎn)子一為定子光滑時轉(zhuǎn)子一階齒諧波磁導(dǎo)幅值。階齒諧波磁導(dǎo)幅值。012三三. 噪聲和振動噪聲和振動（3）氣隙磁場）

23、氣隙磁場 當(dāng)忽略鐵心磁阻時，當(dāng)忽略鐵心磁阻時，氣隙磁密的瞬時值氣隙磁密的瞬時值可表示為：可表示為：)()()()()()()(ttFtFtfttftbp， 主波磁場主波磁場)cos()(01101pBtfbp，式中，式中， ，Ks為考慮鐵心磁阻影響的為考慮鐵心磁阻影響的磁飽和系數(shù)。磁飽和系數(shù)。BKFBsp01三三. 噪聲和振動噪聲和振動 由由定子繞組磁勢建立的諧波磁場定子繞組磁勢建立的諧波磁場)cos()(10tBtfb，式中，式中，BKIIKKpBKFFFBsmdpdpsp110 由由籠型轉(zhuǎn)子繞組磁勢建立的諧波磁場籠型轉(zhuǎn)子繞組磁勢建立的諧波磁場)cos()(0tBtfb，式中，式中，BKII

24、pBKFFFBsmsp20三三. 噪聲和振動噪聲和振動 定子氣隙磁導(dǎo)一階齒諧波磁場定子氣隙磁導(dǎo)一階齒諧波磁場式中，式中， 轉(zhuǎn)子氣隙磁導(dǎo)一階齒諧波磁場轉(zhuǎn)子氣隙磁導(dǎo)一階齒諧波磁場式中，式中，011)1(0111)1(01coscos)(tpZBZtfbp，110121spKFB）（02)1(022122)1(02cos)1 (-cos)(tpZBtspZZtfbp，210221spKFB）（三三. 噪聲和振動噪聲和振動（4）氣隙磁場產(chǎn)生的）氣隙磁場產(chǎn)生的徑向力徑向力 根據(jù)麥克斯韋定律，在電機氣隙中單位面積根據(jù)麥克斯韋定律，在電機氣隙中單位面積徑向電磁力徑向電磁力的瞬時的瞬時值可表示為：值可表示為：

25、022tbpr， 主波磁場產(chǎn)生的力波主波磁場產(chǎn)生的力波10010210212cos12212pptpBbpr式中，式中，02021044BBp)222cos(401021tpBp徑向力的不變部分徑向力的不變部分徑向力的交變部分徑向力的交變部分三三. 噪聲和振動噪聲和振動 定、轉(zhuǎn)子繞組諧波磁場產(chǎn)生的力波定、轉(zhuǎn)子繞組諧波磁場產(chǎn)生的力波由定、轉(zhuǎn)子繞組諧波磁場所產(chǎn)生的徑向力為由定、轉(zhuǎn)子繞組諧波磁場所產(chǎn)生的徑向力為02202222bbbbbbp忽略忽略 和和 ，將，將2b2b)cos()(10tBtfb，)cos()(0tBtfb，代入得代入得tBBp10cos2定子繞組磁勢：定子繞組磁勢：轉(zhuǎn)子繞組磁勢

26、：轉(zhuǎn)子繞組磁勢：力波的次數(shù)力波的次數(shù)r r力波幅值力波幅值三三. 噪聲和振動噪聲和振動次數(shù)越低，鐵心彎曲變形時相鄰兩節(jié)點次數(shù)越低，鐵心彎曲變形時相鄰兩節(jié)點間的距離就越大，變形就越大，所引起間的距離就越大，變形就越大，所引起的振動和噪聲就越大。的振動和噪聲就越大。tBBp10cos2力波的次數(shù)力波的次數(shù)r r三三. 噪聲和振動噪聲和振動三三. 噪聲和振動噪聲和振動 為什么要忽略為什么要忽略 和和 兩項？兩項？ 代表定子諧波磁場的作用，它產(chǎn)生雙倍電源頻率（代表定子諧波磁場的作用，它產(chǎn)生雙倍電源頻率（2f2f1 1）的交變激）的交變激振力、振動和噪聲，由于頻率低，對振力、振動和噪聲，由于頻率低，對A

27、 A計權(quán)總聲級的影響不大，可忽略；計權(quán)總聲級的影響不大，可忽略； 和和 產(chǎn)生的力波次數(shù)分別為產(chǎn)生的力波次數(shù)分別為22和和22，次數(shù)較高，因此所引起的，次數(shù)較高，因此所引起的振動和噪聲一般均小，可忽略。振動和噪聲一般均小，可忽略。 定、轉(zhuǎn)定、轉(zhuǎn)子氣隙磁導(dǎo)一階齒諧波磁場所產(chǎn)生的力波子氣隙磁導(dǎo)一階齒諧波磁場所產(chǎn)生的力波011)1(0111)1(01coscos)(tpZBZtfbp，02)1(022122)1(02cos)1 (-cos)(tpZBtspZZtfbp， 0112)1(02)1(0100122cos2121tpZpZBBp定子氣隙磁導(dǎo)一階齒諧波磁場定子氣隙磁導(dǎo)一階齒諧波磁場轉(zhuǎn)子氣隙磁導(dǎo)

28、一階齒諧波磁場轉(zhuǎn)子氣隙磁導(dǎo)一階齒諧波磁場所產(chǎn)生的力波所產(chǎn)生的力波導(dǎo)致振動的力波次數(shù)導(dǎo)致振動的力波次數(shù)r r與定轉(zhuǎn)子槽數(shù)與定轉(zhuǎn)子槽數(shù)Z Z1 1和和Z Z2 2有關(guān)；若槽數(shù)配合不當(dāng)，會使有關(guān)；若槽數(shù)配合不當(dāng)，會使力波次數(shù)力波次數(shù)r r較低，而產(chǎn)生較大的電磁振動和噪聲。較低，而產(chǎn)生較大的電磁振動和噪聲。三三. 噪聲和振動噪聲和振動 因此，為了避免出現(xiàn)因此，為了避免出現(xiàn) 次的力波，要求次的力波，要求0rpZZ20211r12121pZZ2r22221pZZ3r32321pZZ由于更高次數(shù)力波所引起的振動幅值較小，在中小由于更高次數(shù)力波所引起的振動幅值較小，在中小型電機中不予考慮。型電機中不予考慮。三

29、三. 噪聲和振動噪聲和振動（5）斜槽對電磁振動的影響）斜槽對電磁振動的影響 感應(yīng)電動機采用斜槽（通常為轉(zhuǎn)子斜一個定子槽距）感應(yīng)電動機采用斜槽（通常為轉(zhuǎn)子斜一個定子槽距）時，其磁勢和磁導(dǎo)齒諧波所產(chǎn)生的徑向力比直槽情況下時，其磁勢和磁導(dǎo)齒諧波所產(chǎn)生的徑向力比直槽情況下要小得多，因此振動噪聲也相應(yīng)減小。要小得多，因此振動噪聲也相應(yīng)減小。三三. 噪聲和振動噪聲和振動（6）氣隙偏心對電磁振動的影響）氣隙偏心對電磁振動的影響 由于制造公差制造公差和運行磨損運行磨損，轉(zhuǎn)子外圓和定子內(nèi)圓之間會產(chǎn)生偏心。偏心分為靜偏心和動偏心。措施：措施： 提高制造工藝； 設(shè)計電機時避免出現(xiàn)次數(shù)比較低的力波，來減少電機氣隙偏心

30、后所產(chǎn)生的電磁振動。氣隙偏心氣隙偏心氣隙磁導(dǎo)變化氣隙磁導(dǎo)變化新的新的磁場磁場諧波諧波新的新的階次力波，階次力波，產(chǎn)生振動和噪聲產(chǎn)生振動和噪聲三三. 噪聲和振動噪聲和振動（7）磁路飽和對電磁振動的影響）磁路飽和對電磁振動的影響 磁路飽和會使感應(yīng)電機氣隙中的主磁場空間分布波形出現(xiàn)“平頂平頂”形狀，從而產(chǎn)生附加磁場附加磁場，該附加磁場與定轉(zhuǎn)子的諧波磁場相互作用會產(chǎn)生低次力波，進而導(dǎo)致較顯著的電磁振動。三三. 噪聲和振動噪聲和振動（8）電機定、轉(zhuǎn)子的固有振動頻率）電機定、轉(zhuǎn)子的固有振動頻率三三. 噪聲和振動噪聲和振動降低電機降低電機的振動和的振動和噪聲噪聲減少電磁激振力的幅值減少電磁激振力的幅值共振共

31、振當(dāng)定轉(zhuǎn)子的固有振動頻率當(dāng)定轉(zhuǎn)子的固有振動頻率和電磁激振力的頻率相等和電磁激振力的頻率相等或接近時，很小的電磁激或接近時，很小的電磁激振力也會因共振而產(chǎn)生較振力也會因共振而產(chǎn)生較大的振動和噪聲。大的振動和噪聲。因而，在電機設(shè)計階段，需要用計算的方法核算電機定因而，在電機設(shè)計階段，需要用計算的方法核算電機定轉(zhuǎn)子的固有振動特性，以避免產(chǎn)生共振。轉(zhuǎn)子的固有振動特性，以避免產(chǎn)生共振。（三三）電機的機械振動噪聲）電機的機械振動噪聲 電機產(chǎn)生機械振動和噪聲包括：電機轉(zhuǎn)子機械上的不平衡、軸承振動、受軸承激振而產(chǎn)生的端蓋振動和噪聲、電刷和換向器（集電環(huán)）之間的摩擦振動噪聲。（1）轉(zhuǎn)子機械不平衡產(chǎn)生的振動和噪聲）轉(zhuǎn)子機械不平衡產(chǎn)生的振動和噪聲 剛性轉(zhuǎn)子的機械不平衡分為：靜不平衡、動不平衡、混合不平衡靜不平衡、動不平衡、混合不平衡。三三. 噪聲和振動噪聲和振動 轉(zhuǎn)子有效部分的不均勻發(fā)熱和不均勻冷卻，會引起轉(zhuǎn)子的熱不對稱熱不對稱性性，從而產(chǎn)生軸的熱彎曲軸的熱彎曲，大大加劇轉(zhuǎn)子的不平衡。 因此，在設(shè)計低噪聲電機時，應(yīng)盡量減少各種引起熱不平衡的因素，如盡可能采用剛度較大的轉(zhuǎn)軸，鐵心和軸的配合采用熱套配合等。三三. 噪聲和振動噪聲和振動 臥式電機在起動過程中當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達到其臨界轉(zhuǎn)速的一半時，有可能發(fā)生劇烈震動，這是由于轉(zhuǎn)子兩個相互垂直的轉(zhuǎn)子兩個相互垂直的徑向上剛度的不同徑向上剛度的不