电机的振动噪声概论

本篇先再复习了一下噪声的基本概念和基础知识，然后在此基础上引入了电机振动和噪声的知识。

一、噪声基础知识

在之前的文章中也有些介绍（声学基础知识（一）、声学基础知识（二）和简述分贝），这里主要再阐述以下8个方面：

1、物体振动会发出声波，这是一种纵波，即疏密波。其通过介质传入人耳，使耳膜附近的空气质点也产生振动，引起声音的感觉；

2、最简单的声波是纯音，其声压是有一定频率、振幅和波长的正弦波。噪声则由很多不协调的不同频率、不同强度的纯音组成；

3、当声波在大气中以球面波传播时，假设声源是点声源，其强度随距离的增加而减小，其声强与距离的平方成反比。这种关系称为声波的反平方衰减律；

4、空气会吸收声波，且对高频声波的吸收比低频更大。此外，低频声波可以绕过传播路径上的障碍物，高频声波则不易绕射。所以高频声波的衰减更快；

5、当声源停止发生后，声音不会马上消失，而是要维持一段时间，这种现象称为混响；

6、声压级的合成运算不能直接相加减，要以能量的形式进行计算，需要根据相位、频率等确定，如两个相同的声压级（但不相关），合成后的声压级增大3dB；但声强和声功率可以按代数相加，然后声强级和声功率级取对数即可；这部分知识详见“简述分贝”篇；

7、声强正比于f2*Y2，f为频率，Y为分子直径。当f很小时，如Y很大，可使材料应力增大，从而造成零件机械性破坏，但声强不一定大。当f很大（如大于1000Hz），即使Y不大，例如几个微米，也会导致很大的声强。故有“低频测振、高频测声”之说；

8、人体对振动最敏感的频率范围是2Hz~20Hz。在这个频率范围内，感觉阈是0.003g（g为重力加速度），不愉快阈是0.05g，不可忍受阈是0.5g。人体对水平振动比垂直振动更敏感。

二、电机的振动和噪声

主要包括以下8个方面：

1、电机发展的趋势是单位功率的重量越来越小，这就要提高电机的电磁负荷，就会使得发热量增大。所以就要加强通风，从而使电磁和通风噪声增加；

2、根据产生的性质不同，电机噪声通常有两种：

(1)电机机壳表面的振动以及机壳与基础之间的连接件的振动所产生的噪声。常出现在封闭式电机中，不带外风扇。此时，噪声的形成不仅与机壳的振动有关，还与声源尺寸大小和辐射波长有关；

(2)由于使电机内部通风的空气运动所产生的噪声。主要发生在开路循环通风的电机中，取决于风扇和转子旋转引起的空气湍流运动，其辐射的声强与频率关系不大。

3、电机噪声主要有三类：电磁噪声、机械噪声和空气动力噪声；

4、电磁噪声：电磁力作用在定转子间的气隙中，产生旋转力波或脉动力波，使定子产生振动而辐射的噪声称为电磁噪声。

电磁噪声与电机气隙内的谐波磁场以及由此产生的电磁力波幅值、频率、极数，以及定子本身的振动特性（如固有频率和阻尼等）、电机定子的声学特性等都有关系。

一台好的电机应是气隙磁场谐波分量小，产生的径向力波幅值小、阶数高，电磁激振力波频率远离定子固有频率，并保证铁芯传递给机壳的振动削弱到最小限度。

5、机械噪声：主要是由轴承和电刷引起的；

6、空气动力噪声：由电机内的冷却风扇产生。主要由风扇的型式、风扇和通风道及进出口的结构设计决定。

在无风扇的封闭式电机中，可忽略此噪声，主要是电磁噪声和轴承噪声；高速开启式电机中，空气动力噪声是主要的。因此，需要恰当地考虑电机损耗所需的冷却风量，使风量裕度最小，风扇效率最高；

7、电机的振动和噪声中，有两点特别重要：一是转子的平衡，二是电机的安装和连接。

其中，转子的机械不平衡会产生显著的振动；而电机的安装与连接好坏，则直接影响电机本身及与之相连的零件的振动噪声情况；

8、对电机振动和噪声的研究，主要包括以下几个方面：电磁力波的研究、定子振动特性和声学特性的研究、冷却风扇的合理设计及选用、对振动噪声的治理的研究等。