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电磁噪声产生的原因及降低电磁噪声的途径

1年前浏览2725

随着人们环保意识的不断增强，电机的噪声已经越来越多地被人们所重视，噪声已经是衡量电机质量的一项重要指标。在电机设计时就应充分考虑电机的噪声问题，特别是电机的电磁噪声，电机产成后一旦存在电磁噪声就很难补救。下面简要介绍一下电磁噪声产生的原因和降低电磁噪声的主要途径。

一、产生电磁噪声的原因

电磁噪声来源于电磁振动，电磁振动则由电机气隙磁场作用于电机铁心产生的电磁力波所激发。当电磁力波的频率及其阶次与定子对应的固有频率及其模态阶次接近或一致时，电机将发生共振效应，此时，电机的电磁振动和电磁噪声将特别明显。可见，要想控制电磁噪声应从降低电磁力波的幅值或避免电磁力波的产生方面着手考虑。在感应电机中，电磁力波可沿铁心的径向、切向、轴向引起振动力波，其中径向力波起主要作用。电磁力波的阶次n越低，振动力波的幅值越大，电磁噪声越大。由于引起电磁噪声的主要是低阶径向力波，所以在电机设计时应尽量减小低阶径向电磁力波的幅值，设法使低阶径向力波的频率避开定子的固有频率，最好能够避免低阶径向力波产生。

电磁力波的阶次n代表任意瞬间力波出现幅值的个数。图一表示不同阶次力波所产生的定子模态。

n＝0 n＝1 n=2 n=3 n=4

图一不同阶次力波的定子模态

二、降低电磁噪声的主要途径

主要的措施有以下几方面

1、选择适当的槽配合

槽配合影响电机的附加转矩、附加损耗、电磁振动和电磁噪声。从降低电磁噪声方面考虑，选择槽配合时应注意以下问题：

（1）选择合适的转子槽数转子的槽数直接决定力波的频率。可用下式计算力波频率。

上式中：

也就是说如果转子槽数选择不当，使力波频率与定子固有频率重合，电机将有明显的电磁噪声现象。

（2）选择合适的定、转子槽数定转子槽数对电磁力波的阶次n有直接的影响，对于不同槽配合的电机将产生不同阶次的力波。根据下式计算电磁力波的阶次.

上式中：

2、采用斜槽

斜槽降低电磁噪声的原理：斜槽可使径向力波沿电机轴向的轴线发生相位移，使得沿轴向平均径向力降低。

斜槽分为定子斜槽和转子斜槽两种方式，但是不管采取那种方式效果都是一样的。由于定子斜槽生产制造不是很方便，所以高压电机目前均采用转子斜槽方式。如果采用转子斜槽，斜槽角度为沿转子表面斜一个定子齿距。

对于100kW以下的电机通过转子斜槽降低电磁噪声的效果是很明显的。该方法可将电磁噪声降低8～10dB。但对于功率再大的电机,,特别是500kW以上的电机产生的横向电流对轴向力、附加转矩和附加损耗影响较大，可引起扭转力矩和扭转振动，从而增大噪声。所以在选择斜槽降低电磁噪声时要慎重考虑，避免适得其反。

3、提高制造精度减少定转子不同心造成的气隙不均现象

定转子不同心有两种情况：

（1）、定转子中心偏移在电机运行时电机转子中心位置不变，称为静偏心；即气隙不均现象.

（2）、转子与转轴偏心在电机运行时电机转子中心位置始终在变化，称为动偏心。即转子内圆与转子外圆不同心现象。

定转子偏心产生的力波主要是1阶力波。1阶力波属低阶力波，前面已经说过低阶力波对电磁噪声的影响最大。

4、降低气隙磁密、轭部磁密、齿部磁密

径向力波的幅值与气隙磁密的二次方成正比例关系，也就是说气隙磁密越高，径向力波的幅值越大，电磁噪声越明显。

轭部磁密、齿部磁密过高产生磁路饱和现象，会使气隙主磁场分布波形呈现平顶形状，这种平顶波形会产生低阶力波，力波的阶数与电机极对数有关，如果有这种情况的话，0阶力波、1阶力波、2阶力波都有可能产生。

5、缩小定转子槽口宽度，转子最好采用闭口槽

因为减小定转子槽口宽度可以减小气隙磁导谐波，减小力波幅值，可降低电磁噪声。

6、选择合适的绕组节距

选择合适的短距线圈可以降低磁动势波形中的谐波含量，降低力波幅值。由于三相绕组中不存在3次谐波，起作用的主要是5次谐波和7次谐波，兼顾消除5次和7次谐波考虑，一般节距选择为整距的5/6倍。但是现在我公司对于2极电机节距选择的是整距的2/3倍。

7、选择合适的接线方式，严格控制转子断条或铸铝缺陷，充分考虑磁场的对称性问题。

如果磁场不对称，会使转子产生次谐波，当转子次谐波的极对数与主波磁场的极对数相近时，将产生1次力波，影响电磁噪声。

在设计时应尽量使并联路数等于极数。但是对于大级数电机会给接线带来麻烦，所以对于采用并联路数小于极数的在串联每路绕组时应采用隔极相连的接法。

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来源：汽车NVH云讲堂

振动电磁力电机控制

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首次发布时间：2023-04-13

最近编辑：1年前

硕士 28年汽车行业从业经验，深耕悬置...

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