李小辉 王泽威 王晓辉

摘要：利用噪声频谱分析噪声成分，并与电机振动频谱和电机固频频谱相对照分析原因，又计算定子谐波频率反向验证分析结果。采取相应修理措施实践验证分析结果。

Abstract： The noise component is analyzed by noise spectrum， and the cause is analyzed in comparison with the vibration spectrum of the motor and the solid-frequency spectrum of the motor. The results of the verification of the stator harmonic frequency are verified. Appropriate repair measures are taken to verify the results of the analysis.

關键词：电磁噪声；频谱

Key words： electromagnetic noise；spectrum

中图分类号：TM341 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）29-0151-03

噪声是由物体的振动产生的，再通过空气或其它弹性介质才能传播到人的耳朵。它由很多杂乱无章的单调声音混合而成。随着社会的进步，人们对污染环境的噪声提出了越来越高的要求与限制，由于工厂电机运转时产生的噪声是工厂现场的噪声声源之一，所以用户对电机噪声要求越来越高。每个电机厂会在电机装配好后对电机做出厂试验，只有出厂试验合格后电机才能出厂。在出厂试验中有许多项考核指标，在噪声指标是个关键项，如果噪声超标是不能出厂的。

根据电机噪声产生的不同方式，大致可把其噪声分为三大类：①电磁噪声；②机械噪声；③空气动力噪声。每一类噪声的声波来源自电机上不同部位振动。每一种噪声源都有与之相对应的特定频率，并且针对各种噪声有各自不同的治理办法。但是，实施盲目的修理只会劳而无功，延长电机修理时间耽误交货期，给公司造成损失。只有对电机噪声进行频谱分析，从电机杂乱的噪声中寻找并判断主要的噪声来源，才能使电机噪声治理有的放矢。所以，工厂电机噪声超标时必须对噪声作成分分析，找寻主噪声来源，并针对相关频率做出修理方案，为电机后续改进提供指导意见。

下面以我厂一台噪声超标的电机，采用频谱分析方法对电机修理为实例进行说明。

最近厂里有一台YB400-14 200kW 380V出厂试验时电机噪声超标，不合格不能出厂。由于过去同等型号和功率档的电机以前也制造过，以前制造的电机噪声并没有超标，但是现在同型号的电机噪声超标。首先，把以前制造的电机与当前制造的电机相对比分析，得出前后两次电机的相互区别是：以前电机采用铸铁机座而这回电机采用钢板机座。这种仅仅改变了电机机座的材料就造成电机噪声超标的情况使设计人员一时感到无法处理，于是这个问题交由我们振动室治理。

我们初步分析，以前的电机和现在的电机中的风扇和风罩这些空气动力学相关部件加工尺寸和安装尺寸并没有改变，所以现在电机与以前电机相比噪声超标，不是风扇和端罩流体造成的空气噪声导致噪声超标。第二步考虑是否是零部件剐蹭造成噪声超标。于是，我们把电机各个零部件拆检，发现各个零部件并没有变形和刮蹭，轴承没有异声，这样排除了电机噪声超标是由于机械剐蹭造成的。那电机只剩下电磁噪声这一个因素。

我们初步判断和现场实验人员的反馈，初步判断电机噪声超标是因为电机电磁造成的。电磁噪声是因为电磁谐波振动产生的噪声。电机的电磁谐波振动是电机转子的气隙磁场作用于电机铁心产生的电磁力波所引发的。在感应电机中，电磁力波可沿铁心的径向、切向和轴向引起振动力波，其中径向力波起主要作用。当径向力波频率与定子铁心和机座的固有频率接近或相同时，会发生共振，此时铁心振动和辐射将大大增加，噪声也增大。

具体来说电机电磁噪声超标是源自定子铁心共振还是机座共振。因为噪声来源不同所采取的治理措施就不同，这就需要采集电机噪声频谱进行分析研究后作出判断。

针对我厂来说，在没有频谱分析仪器以前，我厂处理电机电磁噪声超标时，会把所有想到的治理措施都采取一番，但是这些治理措施基本上都是针对铁芯共振的。电机治理后，有的电机有效但是也有的电机采取措施后并没有效。技术人员也不能肯定：采取措施后电机噪声还超标，这是由于这些治理措施实施的不到位还是振动源判断错，工作具有盲目性。

现在我司采购了B&K;的振动测试仪，设计人员可以利用先进仪器采集电机噪声频谱、电机振动频谱和电机固有频率频谱，通过这三个频谱相互对照分析找原因。

测试环境和测试要求：

①测试工具：B&K;振动测试仪和4个振动传感器；

②测试环境待测电机周围没有其他电机运行造成噪声干扰；

③在电机运行时，距离电机中心1米处测量电机噪声频谱；

④四个传感器安置在电机上下水平、垂直四个位置，测量电机振动；

⑤敲击电机机座获得电机固有频率谱。

电机运行半小时后，测量的噪声频谱如图1。

从电机噪声频谱中看出，有高点的频率很多，但是在这些高点频率中，对噪声起主要作用的频率为：786Hz、 1.47kHz；通过分析这几个频率的来源去判断电机噪声的源头。

随后，把振动传感器粘到机座表面，测量电机表面的振动。测试频率如图2。

从电机运行时振动频谱（测点在机壳表面）可以看出：

从振动频谱中看出：电机机座表面振动频谱主要振动频率是：786Hz、1.47kHz。

电磁方案定子槽数105转子槽数96，通过利用电磁分析软件计算：电机定子谐波频率有：785Hz和1471Hz。

从噪声频谱和振动频谱两个频谱分析：电机振动与电机噪声频谱中主要因素频率相同，都是786Hz、1.47kHz和1.771Hz。由此就验证了这台电机的噪声主要成分是电机振动产生的。再把电机定子谐波频率上面两个频谱相对照，可以确定这个电机的噪声超标是由于电磁噪声造成。

确定电机噪声超标是电磁噪声的原因后，需要进一步分析，电机电磁噪声是由定子谐波与机座共振还是与定子铁芯共振产生，这就需要根据机座固频与定子铁芯固频来判断。由于，电机的机座在电机的最外面，电机的机座固频与定子铁芯固频相比，机座的固频是好测量的。所以先测量机座的固频。

振动传感器吸在机座上，用力锤敲击机座得到机座的冲击频谱。

电机机座固频谱如图4。

分析：电机机座在频率786Hz处有峰值，初步判断频率786Hz是电机的固频。

电机转子抽出，振动传感器吸在定子铁芯上，用力锤敲击定子铁芯得到定子铁芯的冲击频谱。

从上面的定子铁芯的冲击频谱看出：190Hz和270Hz處频谱曲线有峰值，这两个频率可能是定子铁芯的固有频率；并且在785Hz附近频谱曲线没有峰值。

初步判断电机噪声超标的原因是：定子谐波与机座固频接近，发生共振导致的。有了噪声的主要来源，就有针对性的措施处理。

电机已经干好，改变地那几定子谐波频率很困难了，最好的办法就是改变机座的固频，这回采取的方法是加强机座刚度，提高机座的固频。

针对这台电机的机座提高刚度的办法最直接就是增加支撑筋，电机刚度提高后测试机座的固频，频谱如图6。

从频谱上可以看出，随着机座的刚度提高，机座的固有频率升高。固频由以前的786Hz上升到830Hz附近。电机机座加固后，机座固频与电机定子谐波频率786Hz错开，电机振动减小，电磁噪声减弱。

电机修理后重新进试验站测空气噪声，噪声减小达标后电机出厂。

这个电机修理的例子虽然简单，但是能说明设计人员可以利用电机的噪声频谱、振动频谱和电机的固有频率，分析出电机噪声超标的主要原因，有针对性的解决电机噪声超标地问题。使设计人员由以前盲目治理电机噪声变成有目的地治理电机噪声，不仅仅缩短电机的修理时间，为以后的电机设计提供指导意见。

参考文献：

[1]王零超.笼型感应电动机转子非对称运行时的磁场与振动噪声研究[D].哈尔滨理工大学，2012.

[2]惠颖男.车用交流发电机噪声测试及降噪方法研究[D].西南交通大学，2011.

[3]赵东生.低速大扭矩永磁同步轮毂电机电磁振动和电磁噪声的研究[D].哈尔滨工业大学，2011.