噪声与振动控制论文噪声控制论文

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2024年3月4日发(作者：)

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噪声与振动控制论文噪声控制论文

电动机噪声及其控制

摘 要：木文叙述了噪声的基本概念和电动机噪声对人体健康的危 害。根据声学原理，着重分析了电动机的噪声来源及降噪方法。以噪 声源控制、传播途径控制和保护接收者为途径，介绍了降低电动机噪 声级的辅助措施。

关键词：电动机噪声主要降噪措施辅助措施

1. 噪声是危害人类健康的杀手之一

凡是使人烦恼的、破坏安静的，影响人们正常生活、工作、学习 的声音，不管是乐音还是其他声音，都称之为噪声。科学研究表明， 让一个健康的人在大于90分贝的环境中工作超过2小时，耳朵会嗡 嗡作响，听觉灵敏度下降；有的还会产生眼胀、眼痛、流泪、光适应 度降低等视力不清症状。受高强度噪声长期刺激，可引发各种疾病： 中枢神经发生紊乱，致使大脑皮层兴奋或抑制失调，表现出非常烦躁 不安、头晕、头疼、耳鸣、心慌等症状；能使人植物神经功能发生紊 乱，导致血压升高或降低、心电图发生改变、胃肠道功能障碍、抵抗 力减弱等症状；还会影响胎儿发育和儿童智力；妨碍通讯，干扰控制 信号的接收，进而会诱发各类次生工业事故。因此噪声是危害人类健 康的杀手之一O

2. 电动机噪声来源

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电机的使用非常广泛。据调查，目前国产的中小型电机噪声多在

90—lOOdB之间，大型电机噪声均高达lOOdB以上。噪声分为机械噪 声、空气动力性噪声和电磁噪声三大类。根据发声机理，主要为振动 噪声。由机械振动产生的噪声称为机械噪声，由空气振动产生的噪声 称为空气动力性噪声，由电磁振荡产生的噪声称之为电磁噪声。主要 来源有以下几种。

结构噪声源。

电动机主要由定子绕组和转子绕组构成的，所有电机的转子相对 于转轴不可能做到完全对称（包括质量分布和力矩平衡），这就势必 会导致电机在做功时因偏心转动而使转子与轴承间产生偏心振动，通 过连接部件传到机体，使底座和基础间发生松动碰撞，进行放大，放 大的结果类似于偏心打夯机。一个转动的电动机，机械噪声是最明显 的。转子不平衡是主要激振力，安装松动是助长放大的“温床”。

风扇噪声源。

电动机安装风扇是为了满足散热的要求，但高速旋转的风扇，由

于空气与风扇叶片之间的相对速度很大，叶片周期性打击空气，引起

空气的压力脉动，在叶片附近必然会出现大量涡流，从而形成强烈、

宽频带的空气动力性噪声，同时，激励叶片振动而发出振动噪声。

进气、排气噪声源。

风扇转动时，气流通过进口、岀口（风罩）处发生气流扰动，会 出现涡流、层流及喷流等现象，形成通气噪声，属低频空气动力性噪 声。严重时会产生强烈而尖厉的口哨噪声。

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换气噪声源。

风扇进行冷却时，不断抽换转子和定子空隙之间的热气体，形成 高速热气流，特别当空隙存在间断性和不均匀性时，气流受阻引起非 常强烈的笛鸣噪声和涡流噪声。

电磁噪声源。

电动机产生电磁噪声的因素十分复杂，根据电机设计理论，电机

的电磁噪声主要源于磁通穿过定子绕组与转子铁心间气隙时所产生 的径向电磁力波，包括基波Blsinot,由定子绕组磁势所造成的各 种谐波磁通EBnsinnot,由转子绕组磁势所造成的各种谐波磁通 EBksikot,等等，相互作用产生径向力波形成电磁噪声。其强度与 磁通大小、电机结构、振动特性、定子声辐射的性质等有关。

3. 电动机噪声的主要降噪措施

机械噪声源的降噪。

改善转子平衡的程度是降低机械噪声的关键措施之一，这很大程 度上取决于电机结构的设计和完善，制造、安装水平的提高。①选择 适当的电动机材料，提高加工精度，使转子的质量分布和力矩相对于 转轴尽可能接近完全对称，并保持不变形。②选择更高精度的轴承。 ③保证轴承和轴承座端盖之间的配合良好，如用焊接代替钏接。④提 高装配技术，校准中心，维持好动态平衡，注意维护保养。⑤底座和 基础之间采取阻尼减振措施，如橡胶、弹簧等，或安装减振器，加大 机座的阻尼（如衬垫阻尼材料：J70-1防振隔热阻尼浆、沥青石棉绒 阻尼浆、软木防热隔-3

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振阻尼浆等）。这些都是降低机械噪声的方法。

空气动力性噪声源的降噪。

空气动力性噪声直接与气流的线速度和气压差有关，因此，使风 路平滑，气流顺畅，减少突变，降低气压差和气流速度，是降低空气 动力性噪声的关键。具体措施如下。

3.2. 1电动机主体结构系统的降噪。在额定转速和不影响电机做 功要求的前提下，合理设计电机结构，适当增加定子与转子的间隙, 尽可能减小转子的表而积，以最小限度的风速、风量满足电机的散热 要求，这样产生的空气动力性噪声降低就弱。提高制造工艺水平，使 表而越光滑，不存在间断性和不均匀性，对于降低电机产生的笛鸣噪 声，可以达到很好的效果。

3. 2. 2冷却系统的降噪。风扇噪声是由旋转的叶片周期性打击空 气而形成的涡流噪声，所夹朵的基波和高次谐波与风扇的叶片数、直 径、转速有关，叶片数越多、直径越大、转速越高，产生的噪声越强。 因此，在满足电机的散热要求的前提下，改进冷却风扇的结构形状, 叶片数量由多变少，缩小风扇的外径，是降低风扇噪声最有效的措施。 要考虑设计合理的通风途径，即风叶和风罩间的风道与风口罩，改进 排气口（风罩）和进气口形式，使风路平滑，减少突变，气流顺畅, 以有效减少涡流、层流噪声。

电磁噪声源的降噪。

电磁噪声是由电机定子、转子间的气隙磁场中各次谐波磁场相互 作-4

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用所产生的径向力波形成的。其强度决定于定子槽数、转子槽数、 极对数的配合数值。使转子槽数减少且接近于定子槽数，并将转子直 槽改为斜槽，可增加漏抗，使各次谐波磁场在定子绕组和转子绕组中 互相感应的电流有不同程度的减小。这样可有效控制和降低电动机的 电磁噪声。

4. 降低电机噪声的辅助措施

前而介绍的都是对电机木身的噪声源采取降低噪声的措施。当电 机噪声源的噪声降低到一定程度后，要继续降低到环境噪声控制的要 求，有时要花费很多生产制造上的费用，这就要分析和权衡，可考虑 采取辅助措施降低电机噪声。所谓辅助措施是指在声源以外配装辅助 设备的降噪控制措施，通过在声源处控制、在传播途径上控制和保护 接收者，最大限度地减小噪声对人类健康危害。

噪声源处控制。

4.1.1消声。用消声器来降低噪声。消声器是一种既允许气流顺 利通过，又能有效地阻止或减弱声能向外传播的装置，可降低电机冷 却系统产生的空气动力性噪声。目前应用广泛的是微穿孔板消声器, 其吸声系数高，吸收频带宽，压力损失很小，气流再生噪声低，且易 于控制。

4.1.2隔声。把声源封闭在有限的空间内，使声源与周围环境隔 绝，隔断辐射，如配装局部隔声罩、箱式隔声罩、组装式隔声罩等。 其至建造具有足够隔声量的墙体，以及有一定隔声性能的门、窗组成 的隔声间，将噪声源封闭。

4. 2. 3隔振与阻尼。为了防止电机通过刚性基础将振动放大或传 给-5

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工作台，在电机和基础之间安装减振器；在电机和其他结构间铺设 具有一定弹性的衬里材料，如橡胶板、软木、毛毡、石棉板等；在电 机周围挖一条深沟，内填锯末、膨胀珍珠岩等。

噪声传播途径的控制。

噪声是通过空气媒质传播的，根据声学基木原理，接受点离声源 的距离每增加一倍，声强就会降低6分贝。因此，可在声源与受影响 者之间修建隔声屏障，修建表面涂有吸声材料的吸声墙等，从噪声的 传播途径加以控制。若条件允许，可使电机和作业场所远离居民区， 并在传播路径上种植有一定密度和宽度的树丛和草坪，设立专门的绿 化隔声带，或利用地形（如山岗、土坡等）阻断、屏蔽噪声的传播。

保护接收者。

噪声控制的最后一关就是保护接收者。首先，车间在结构设计上 要具有吸声效果，建材采用多孔性吸声材料，以降低反射噪声；直达 噪声仍超标时，对车间操作人员要进行直接保护，佩带防护耳塞或防 声头盔；对于强电磁噪声环境下的工作人员，要进行屏蔽保护。考虑 到工业噪声对居民的影响，居民室内可装饰吸声材料，安装隔声门窗, 等等。

5. 结语

电动机作为动力设备之所以在工农业生产中用量最大而且最为 广泛，是因为电动机很容易将电能转变为机械能，但同时不可避免地 产生副作用一一噪声，电动机的噪声对人类健康造成了一定的危害， 因此,对电动机进行噪声分析及控制的研究具有理论和实践的重要意 义。-6

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综上所述，要降低电机噪声，重在改善电机的设计和结构。电机

制造厂不断追求提高单位功率有效材料的利用率，而用户追求效益, 且民众对噪声问题的要求FI益增高，为解决这一矛盾，必须综合平衡 电气性能和噪声特性。

参考文献：

[1] 何祚铺，赵玉芳等.声学理论基础[M].国防工业出版社, 1981.

[2] 盛美萍等.噪声与振动控制技术基础[M].科学出版社，2003.

[3] 许实璋.电机学[M].北京：机械工业出版社，1990.

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本文标签： 噪声电机降低电动机产生