合適的槽配合降低變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)電磁噪音

1、2012年第2期5摘要：采用測(cè)量樣機(jī)電磁噪音聲壓值與有限元法分析定子固有振動(dòng)頻率相結(jié)合的方法，對(duì)變頻異步電機(jī)產(chǎn)生高頻電磁噪音的原因進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)定、轉(zhuǎn)子槽配合不當(dāng)產(chǎn)生的低階電磁力波會(huì)引起電機(jī)共振，利用交流電機(jī)電磁力波分析計(jì)算方法提出改進(jìn)措施，給出合適的定轉(zhuǎn)子槽配合。經(jīng)對(duì)樣機(jī)進(jìn)行噪音對(duì)比試驗(yàn)，證明高頻電磁噪音得到抑制，效果顯著。關(guān)鍵詞：變頻調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)電磁噪音槽配合振動(dòng)頻率中圖分類號(hào)：TM302文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：ADOI編碼：10.3969j

2、.issn10062807.2012.02.002Abstract:Thecauseofhighfrequencynoiseinthefrequencycontrolasynchronousmotwasanalyzedbothbymeasuringthesample’selectromagicnoisefiniteelementanalysisonthebasevibrationfrequencyofthestat.Theunsuita

3、bleslotmatchbetweenrotstathasproducedthelowphaseelectromagicfcewaveresultingintheresonantvibrationofthemot.TheimprovedmeasuresuitableslotmatchbetweenrotstatwaswkedoutthroughanalysiscalculationoftheACmotelectromagicfcewav

4、e.Thenoisemeasurementoftheprototypewascomparedwiththatoftheiginalproducttheresultsprovedthatthehighfrequencynoisewaseliminatedeffectively.Keywds:FrequencycontrolspeedregulationasynchronousmotElectromagicnoiseSlotmatchVib

5、rationfrequency合適的槽配合降低變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)電磁噪音霍向飛李剛李霞中國(guó)北車集團(tuán)永濟(jì)新時(shí)速電機(jī)公司（044502）SuitableMatchofSlotBetweenStatRotoftheFrequencycontrolSpeedregulationMotDecseasingElectromagicNoiseHuoXiangfeiLiGangLiXiaYongjiXinShisuMotFactyoftheCNR人們的談話

6、、降低人的思維能力、使人產(chǎn)生疲勞感，而且還影響著人們的睡眠、工作和休息。噪音對(duì)人的影響體現(xiàn)在噪音頻率和噪音聲壓級(jí)上，當(dāng)噪音頻率分布在人耳敏感區(qū)域，且噪音聲壓級(jí)較大時(shí)，往往成為嚴(yán)重噪音。在工業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸和家用電器中，電機(jī)被廣泛用作驅(qū)動(dòng)元件。作為噪音源之一的電機(jī)本身產(chǎn)生空氣動(dòng)力、機(jī)械和電磁等三大類噪音，而其中由于電磁噪音頻率較多分布在人耳敏感區(qū)域，從而成為危害最嚴(yán)重的噪音，表1為企業(yè)噪音標(biāo)準(zhǔn)。表1企業(yè)噪音衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)每日工作時(shí)間h新建企業(yè)噪

7、音級(jí)標(biāo)準(zhǔn)dB現(xiàn)有企業(yè)噪音級(jí)標(biāo)準(zhǔn)dB最高允許噪音級(jí)dB88590≤11548893≤11529196≤11519499≤1150.597102≤1151噪音公司在開拓新市場(chǎng)領(lǐng)域中曾試制過一臺(tái)變頻調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)，電機(jī)主要數(shù)據(jù)為額定功率100kW、額定轉(zhuǎn)速1860rmin、最大轉(zhuǎn)速4500rmin、頻率調(diào)整范圍0～228Hz、電機(jī)極數(shù)6極。受用戶安裝空間所限，要求電機(jī)體積小、重量輕，造成電機(jī)電磁負(fù)荷取值偏高。為減輕電機(jī)重量，隨著現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展

8、，人們對(duì)所處環(huán)境的噪音指標(biāo)要求越來越高。嚴(yán)重的噪音不僅干擾著2012年第2期7表中帶灰底的數(shù)字為齒諧波的數(shù)據(jù)，由表3可知：危害最嚴(yán)重的定、轉(zhuǎn)子一階齒諧波相互作用產(chǎn)生的4次電磁力波，次數(shù)較低，產(chǎn)生的振動(dòng)最大。為確定4次電磁力波是否是引起共振的原因，還需進(jìn)行定子固有振動(dòng)頻率計(jì)算。2.3定子固有振動(dòng)頻率計(jì)算從電機(jī)學(xué)理論可知，定子振動(dòng)型式有0階、1階、2階和3階等，電磁力波次數(shù)有0次、1次、2次和3次等。只有當(dāng)定子振動(dòng)型式和電磁力波次數(shù)相等，且

9、頻率相近時(shí)才會(huì)引起共振。經(jīng)過有限元分析計(jì)算電機(jī)定子各階振動(dòng)型式如圖2，定子各階振動(dòng)頻率如表4。2.4電磁噪音的原因從表3電磁力波次數(shù)計(jì)算可知：定、轉(zhuǎn)子一階齒諧波（定子51次、轉(zhuǎn)子47次）相互作用產(chǎn)生4階電磁力波。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速為2800rmin時(shí)，4階電磁力波頻率計(jì)算如下：F=f1K2Z2（1S）p=141144（10.002）3=2063Hz式中：f1—電源頻率；Z2—轉(zhuǎn)子槽數(shù)；S—轉(zhuǎn)差率；P—極對(duì)數(shù)。從上述計(jì)算結(jié)果和表4定子各階振動(dòng)頻率

10、對(duì)比發(fā)現(xiàn)，電機(jī)氣隙磁場(chǎng)4階電磁力波頻率和定子4階固有振動(dòng)頻率接近，從而引起電機(jī)共振，產(chǎn)生極大的電磁噪音。3改進(jìn)通過以上分析得出5444槽配合是引起極大電磁噪音的根源。由于改變轉(zhuǎn)子槽數(shù)而改變槽配合時(shí)，定子固有振動(dòng)頻率不會(huì)有太大的改變，因此在重新選擇槽配合時(shí)，必須避免電磁力波主要階數(shù)振動(dòng)頻率與定子固有振動(dòng)頻率接近。在分析了多種槽配合，并經(jīng)過電磁力波次數(shù)計(jì)算后，發(fā)現(xiàn)采用5465的槽配合能夠避免低階電磁力波共振。從表5電磁力波計(jì)算表可看出，定、

11、轉(zhuǎn)子齒諧波引起的低階電磁力波（0階、1階、2階、3階和4階）由于槽配合的改變而得到避免。而高階固有振動(dòng)頻率由于對(duì)應(yīng)電磁力波次數(shù)較高而衰減嚴(yán)重，已不是引起電磁噪音的主要原因，通?？梢圆挥杩紤]。在原樣機(jī)基礎(chǔ)上，通過新制一臺(tái)轉(zhuǎn)子配原電機(jī)定子使電機(jī)槽配合由5444改為5465。對(duì)新電機(jī)在整個(gè)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)（0~4500rmin）測(cè)量噪音，試驗(yàn)結(jié)果顯示電磁噪音一直平穩(wěn)，噪音值相比原電機(jī)有較大幅度降低。表6是噪音值對(duì)比結(jié)果，它證實(shí)了理論分析的正確性。（