电机噪声：如何确定机械及风噪声的原因并实施解决方案？

电机中的机械噪声源包括松动的定子铁芯、轴承齿轮的磨损、损坏或润滑不良以及内部组件的摩擦，此外，以其固有频率激励的电机的任何结构部件都可能成为空气噪声源。定子铁芯松动，机架中松动的定子铁芯会导致嗡嗡声，对于带有轧制钢框架的电机，在电机运行时，用木槌敲击框架（外壳）的外部，很容易检查是否存在这种情况。如果敲击使框架变形，使其与型芯贴合，则噪声等级将会发生变化，甚至可能停止。严格地说，这种噪音的来源是磁性的，所以当电源断开时，噪音也会停止。

轴承是电机中常见的机械噪声源，例如，滚动元件轴承噪音过大可能是由于滚珠或滚柱不均匀、滚珠或滚柱固定器发出卡嗒卡嗒声、表面光洁度差或偏心。除冲击噪声外，这些条件还可能导致轴承箱、导风板（挡板）和其他有效辐射噪声的部件产生共振激励。

轴承噪声的一些来源是明显的，易于识别。例如：滚动轴承产生低沉的噪音，轴承中的污垢会发出尖锐的噪音，滚珠或滚柱在润滑不足的低温下打滑会产生高频噪音，间歇性的爆裂声通常是由润滑脂引起的。100至300 Hz频率范围内的噪声是滚动元件轴承的特征，可能是由于滚珠或滚柱的通过。通常，这种噪声的振幅很低，不会对电机本身造成损害，除非它会激发其他电机部件的固有频率，并导致破坏性振动。

减少和抑制轴承噪音的一种方法是用波形弹簧（波形）垫圈轴向预加载轴承，通常，垫圈会对轴向自由滚珠轴承（通常为非驱动端）的外座圈施加力，以消除其与锁定轴承之间的内部间隙。这使得每个轴承中的每个滚珠都遵循相同的滚道路径，从而降低了滚道和保持架内滚珠发出的卡嗒卡嗒的噪音，同时减少了高频振动。轴承预载还通过消除轴承松动来改善动态平衡，过多的轴承预载会产生低频噪音，并可能导致轴承过热。

轴承中的摩擦噪音源于润滑不足，这允许两个滑动表面之间快速间歇接触，从而产生高冲击振动。接触点的噪音频率很高，听起来像是空气中的嘶嘶声，当冲击振动传递到电机内部的共振部件时，会发出刺耳的噪音。除轴承磨损或损坏外，电机内的其他机械噪声源包括外部风扇和盖、内部风扇和导风板以及转子和定子的物理摩擦，纠正这些问题需要正确定位风扇，并将转子-定子同心度恢复到适当的公差。

如果电机在其固有频率下以足够的能量激励，则电机的任何结构部件都可能成为空气噪声源。例如，旋转不平衡本身可能不会发出可听的空气噪声，但它可能会作为振动的能源。然后，振动通过支撑结构传输，并在共振部件处转换为空气传播的声波，使振动部分看起来像是噪声源。如果导风板、滴水盖或类似部件发生振动，使用降噪材料通常可以利用材料的内摩擦将振动转化为热能。例如，在导流板和端部支架之间使用硅胶来降低噪音。

多孔吸声材料还可以通过将进入电机孔隙的声波的能量转换为热能，从而减少电机内部产生的空气传播噪声的排放。这些材料的吸收能力随着其密度、厚度、紧密性或孔结构而增加。如果可能，屏障应完全封闭源。吸声材料的一个潜在缺点是，它可能会限制气流或热传递，从而提高电机温度。

风阻噪声通常是电机噪声的主要来源，在高速（如二极和四极）电机中最为普遍。由于它是由移动空气的旋转部件附近的障碍物处的湍流气流引起的，因此减少它的最佳方法是将障碍物降至最低。风阻噪声不同于大多数电机噪声源，因为它起源于气流，而不是电机部件。通常，它是宽带噪声（宽频率范围），基本上没有明显的纯音（正弦波形）成分。

大型开放式外壳电机的大部分风阻噪声来自转子轴的风扇动作，而不是来自冷却风扇或散热片。因此，减小冷却风扇直径可能不会带来很大的噪音降低，但可以显著减少冷却气流。带有径向通风管的大型敞开式电机通过转子和定子可能会产生刺激性的纯音气流噪声成分，通常频率高于1000Hz，这种噪声通常被称为汽笛效应，是由于从转子径向管道流出的气流突然中断造成的。相对于定子导管偏移转子导管有助于减少这种噪声的体积。在全封闭风扇冷却（TEFC）电机上，减小风扇外径或改变风扇类型是降低噪音的好方法，尤其是在单向应用中。但减少风扇或通风路径会使电机运行更热，缩短其润滑剂和绕组的寿命。增加风扇和固定部件之间的间隙或不对称地间隔风扇叶片也可以降低TEFC电机的风扇叶片频率噪声。

结论

在电机表面周围或表面上流动的空气会产生湍流，这是一种潜在的不良噪声源，从气流设计的角度来看，为避免风阻噪声问题而采用的一些注意事项：清除与气流接触的所有零件上的锐边和毛刺，尽量减少气流方向的突然变化，保持边界表面光滑，提供气流路径横截面的逐渐变化。