永磁有刷直流電機(jī)振動(dòng)與噪聲分析

1、永磁有刷直流電機(jī)振動(dòng)與噪聲分析 車輛車輛NVHNVH涉及面非常廣涉及面非常廣p 車身p 發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器及動(dòng)力系統(tǒng)p 底盤及懸架p 環(huán)境控制因素p 電器設(shè)備p 在所有動(dòng)態(tài)性能領(lǐng)域（NVH，安全碰撞，操控，燃油經(jīng)濟(jì)性等）中，NVH是涉及面最廣的領(lǐng)域。永磁有刷直流電機(jī)在車輛上應(yīng)用EPS助力電機(jī)電動(dòng)玻璃升降器高檔轎車的供熱通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)各種風(fēng)扇雨刮噴水泵后視鏡永磁有刷直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)原理 有刷電機(jī)的定子上安裝有固定的主磁極和電刷，轉(zhuǎn)子上安裝有電樞繞組和換向器。直流電源的電能通過(guò)電刷和換向器進(jìn)入電樞繞組，產(chǎn)生電樞電流，電樞電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)與主磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使電機(jī)旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)負(fù)載。電機(jī)振動(dòng)、噪聲

2、的分類和來(lái)源電機(jī)振動(dòng)、噪聲的分類和來(lái)源電機(jī)的機(jī)械噪聲 電機(jī)用軸承一般分為滾動(dòng)軸承和滑動(dòng)軸承兩類。滾動(dòng)軸承的振動(dòng)與滾珠的制造精度，潤(rùn)滑條件，外圈固有頻率，轉(zhuǎn)速，負(fù)載，溫度等因素有關(guān)?；瑒?dòng)軸承的振動(dòng)與滑動(dòng)面的硬度，潤(rùn)滑條件，軸承油膜穩(wěn)定性以及制造工藝有關(guān)。 具備電刷結(jié)構(gòu)的電機(jī)電刷與換向器（或滑環(huán)）的滑動(dòng)接觸會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲。 轉(zhuǎn)子的動(dòng)不平衡是電機(jī)機(jī)械噪聲的主要噪聲源轉(zhuǎn)子的動(dòng)不平衡是電機(jī)機(jī)械噪聲的主要噪聲源。因制作精度、安裝精度和磨損等原因形成的轉(zhuǎn)子不平衡會(huì)使轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中產(chǎn)生離心力擾動(dòng)，從而激發(fā)結(jié)構(gòu)振動(dòng)。電機(jī)的空氣噪聲 空氣動(dòng)力噪聲是由空氣流在空間移動(dòng)過(guò)程中分子間相互碰撞作用或空氣流碰撞固態(tài)介質(zhì)

3、而產(chǎn)生的噪聲。電機(jī)產(chǎn)生的空氣動(dòng)力噪聲，主要是由于電機(jī)轉(zhuǎn)子的高速旋轉(zhuǎn)而帶動(dòng)電機(jī)機(jī)身內(nèi)空氣做渦流運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)脈動(dòng)噪聲，聲源具有指向性，輻射聲功率與電機(jī)轉(zhuǎn)子帶動(dòng)的氣流速度的六次方成正比。 另外，電機(jī)工作機(jī)身溫度升高時(shí)，電機(jī)機(jī)身外的空氣會(huì)流入電機(jī)機(jī)身內(nèi)，由于流入空氣質(zhì)量或受熱量的不均勻，會(huì)產(chǎn)生脈動(dòng)噪聲，這種噪聲聲源的輻射沒(méi)有指向特性，聲輻射功率與氣流速度的四次方成正比。 電機(jī)中空氣動(dòng)力噪聲的大小還與轉(zhuǎn)子的幾何形狀、轉(zhuǎn)子的表面粗糙度、轉(zhuǎn)子偏心量以及電機(jī)的工作速度有關(guān)系。電機(jī)的電磁噪聲v 車用電機(jī)為12V小電機(jī)無(wú)散熱風(fēng)扇，不存在空氣動(dòng)力噪聲；機(jī)身小巧輕薄，機(jī)械噪聲??；故電磁噪聲是此類電機(jī)最主要的噪聲。

4、v 作用在電機(jī)定、轉(zhuǎn)子上的時(shí)變電磁力會(huì)激勵(lì)電機(jī)結(jié)構(gòu)，引起電磁振動(dòng)，從而使電機(jī)輻射電磁噪聲。v 電機(jī)氣隙磁場(chǎng)存在于電機(jī)定、轉(zhuǎn)子間的微小的空氣間隙中。氣隙磁場(chǎng)是機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的中介，同時(shí)也在電機(jī)的定、轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生徑向、切向電磁力。這些電磁力在把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的同時(shí)，也作用在定、轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)上，從而引發(fā)電機(jī)電磁振動(dòng)。v 定子一般直接連接到電機(jī)外殼上，相比于轉(zhuǎn)子振動(dòng)，定子振動(dòng)較易引起外殼的結(jié)構(gòu)振動(dòng)和噪聲。永磁有刷直流電機(jī)的磁場(chǎng)與電磁力v 有刷永磁直流電機(jī)的徑向氣隙磁場(chǎng)是一種周期性的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，這種旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)會(huì)作用在電機(jī)結(jié)構(gòu)上，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)電磁力。v 作用在永磁體的內(nèi)表面上的電磁力是一種周期性的旋轉(zhuǎn)壓力波（麥克斯韋應(yīng)

5、力）。正是這種作用在電機(jī)結(jié)構(gòu)上的旋轉(zhuǎn)壓力波，引起電機(jī)結(jié)構(gòu)的振動(dòng)，從而使電機(jī)輻射出電磁噪聲。v 電磁激勵(lì)力的頻率為電機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子齒數(shù)乘積的整數(shù)倍，引發(fā)電機(jī)振動(dòng)和噪聲的電磁力主要作用在永磁體內(nèi)表面上。轉(zhuǎn)子偏心與膠水對(duì)電機(jī)電磁振動(dòng)和噪聲的影響 v 電機(jī)轉(zhuǎn)子偏心距可改變定、轉(zhuǎn)子間的氣隙厚度，從而影響電機(jī)氣隙磁場(chǎng)，進(jìn)而改變電機(jī)電磁力的分布。v 轉(zhuǎn)子靜偏心加劇了永磁電機(jī)的電磁振動(dòng)和噪聲，電機(jī)振動(dòng)主要集中低于電機(jī)固有頻率的頻率范圍內(nèi)；與正常永磁電機(jī)相比，轉(zhuǎn)子偏心易在電機(jī)固有頻率范圍內(nèi)的增加輻射聲壓級(jí)。v 在永磁有刷電機(jī)中，環(huán)氧樹脂膠被人工涂布在永磁體和定子上，凝固后的膠水厚度很難保持均勻一致。這樣，較厚的膠體就像柔軟的彈簧，軟彈簧降低了電機(jī)結(jié)構(gòu)的剛度，從而導(dǎo)致了較低的模態(tài)固有頻率。膠體厚度是導(dǎo)致永磁電機(jī)出現(xiàn)噪聲分布不一致的關(guān)鍵參數(shù)。小結(jié) 直流電機(jī)的噪聲主要是由于電磁影響、機(jī)械摩擦、空氣旋流或涌入而產(chǎn)生的，抑制由于電磁影響產(chǎn)生的噪聲重在設(shè)計(jì)時(shí)電樞繞組