電機(jī)噪聲培訓(xùn)-20121224

電機(jī)噪聲培訓(xùn)編輯：孫太元2009年5月19日

聲音的基本概念人耳能夠聽到的范圍是20~20000Hz，稱為音頻聲，頻率高于20000Hz的稱為超聲，頻率低于20Hz的稱為次聲*聲壓:指由于聲波存在而引起的大氣壓力增值。用符號(hào)p表示。其單位為Pa（帕）或N/m2。

聲壓的單位是pa,聲壓級的單位是dB（分貝）Lp=20lgP/Pop為聲壓（Pa.），P0

=2×10-5Pa是參考聲壓聲壓級—SPL或LP

*聲強(qiáng):指單位時(shí)間內(nèi)，聲波通過垂直于聲波傳播方向單位面積上的聲能量。用符號(hào)I表示，單位為W/m2（瓦/米2）。聲強(qiáng)級—SIL或LI*聲功率:指單位時(shí)間內(nèi)，聲波通過垂直于傳播方向某指定面積的聲能量.聲功率級—SWL或Lw*聲功率測試方法有兩種：1.聲壓法2.聲強(qiáng)法我們使用聲壓法.*倍頻程分析:常見的有1/1、1/2、1/3、1/12、和1/24倍頻程分析。其中以1/3倍頻程分析最為常用。

聲音的加法

響度級和響度聲壓和聲強(qiáng)都是客觀物理量，聲壓越高，聲音越強(qiáng)，聲壓越低，聲音越弱，但是他們不能完全反應(yīng)人耳對聲音對聲音的感覺特性.人耳對聲音的感覺不僅和聲壓有關(guān)，還與頻率有關(guān)人耳對低頻的感覺遲鈍，對高頻感覺靈敏，又考慮到對人耳聽覺的生理效應(yīng)，把聲音的強(qiáng)度和頻率用一個(gè)量統(tǒng)一起來人們仿照聲壓級引出了一個(gè)響度級的概念.響度：以1000Hz純音的聲壓級作為基準(zhǔn)音，調(diào)節(jié)不同頻率的聲音使其與基準(zhǔn)音等響，則該聲音的聲壓級即為響度級。如某噪聲聽起來（主觀聲響感覺）與聲壓級為85dB的基準(zhǔn)音同樣響，則該噪聲的響度級就是85方。

等響度曲線

計(jì)權(quán)*為了模擬人耳聽覺在不同頻率有不同的靈敏性，在聲級計(jì)內(nèi)設(shè)有一種能夠模擬人耳的聽覺特性，把電信號(hào)修正為與聽感近似值的網(wǎng)絡(luò)，這種網(wǎng)絡(luò)叫作計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)。*通過計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)測得的聲壓級，已不再是客觀物理量的聲壓級（叫線性聲壓級），而是經(jīng)過聽感修正的聲壓級，叫作計(jì)權(quán)聲級或噪聲級計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)。*計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)一般有A、B、C三種。A計(jì)權(quán)聲級是模擬人耳對55dB以下低強(qiáng)度噪聲的頻率特性，B計(jì)權(quán)聲級是模擬55dB到85dB的中等強(qiáng)度噪聲的頻率特性，C計(jì)權(quán)聲級是模擬高強(qiáng)度噪聲的頻率特性。三者的主要差別是對噪聲低頻成分的衰減程度，A衰減最多，B次之，C最少。A計(jì)權(quán)聲級由于其特性曲線接近于人耳的聽感特性，因此是目前世界上噪聲測量中應(yīng)用最廣泛的一種，B、C已逐漸不用

計(jì)權(quán)

簡諧振動(dòng)的三要素振幅(Amplitude)偏離平衡位置的最大值，記作A。描述振動(dòng)的規(guī)模。圓頻率(Angularfrequency)描述振動(dòng)的快慢，記作,單位為弧度/秒。

頻率f=/2為每秒鐘的振動(dòng)次數(shù)，單位為次/秒(Hz)。周期

T=1/f=2/為每振動(dòng)一次所需的時(shí)間，單位為秒。初相角(Initialphase)描述振動(dòng)在起始瞬間的狀態(tài)，記作。位移,速度,加速度之間的關(guān)系振動(dòng)位移

(Displacement)速度

(Velocity)加速度

(Acceleration)

位移、速度、加速度都是同頻率的簡諧波。三者的幅值依次為A、A、A2。相位關(guān)系：加速度領(lǐng)先速度90o;速度領(lǐng)先位移90o。xvaxva

正峰值負(fù)峰值平均絕對值有效值平均值峰峰值

簡諧振動(dòng)為例x=Asin(t+/2)峰值

xp=A;峰峰值

xp-p=2A平均絕對值

xav=0.637A有效值

xrms=0.707A平均值振動(dòng)的時(shí)域參數(shù)*電機(jī)是一種噪聲源,它的噪聲水平已被列為衡量電機(jī)質(zhì)量的一項(xiàng)重要指標(biāo),成為影響其在市場上競爭的一個(gè)重要因素。*分析電機(jī)噪聲分為三個(gè)階段1.選擇合理的參數(shù)（設(shè)計(jì)）2.分析電機(jī)噪聲產(chǎn)生的原因（設(shè)計(jì)/試驗(yàn)）3.抑制電機(jī)噪聲的措施（設(shè)計(jì)/試驗(yàn)）前沿1.選擇合理的參數(shù)*什么是選擇合理的參數(shù)簡單的講既要滿足性能又要滿足噪音標(biāo)準(zhǔn)-滿足性能選擇正確的性能參數(shù)定子參數(shù)（線徑，直徑，內(nèi)徑，寬度，定子的接法等）轉(zhuǎn)子的參數(shù)（線徑，直徑，爪極的工藝，爪極的厚度）調(diào)節(jié)器的參數(shù)（頻率等）定子和轉(zhuǎn)子間的縫隙-噪音標(biāo)準(zhǔn)正確評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)主機(jī)廠提示的標(biāo)準(zhǔn)（主觀評價(jià)，在指定的轉(zhuǎn)速內(nèi)不能超出指定的范圍）感觀標(biāo)準(zhǔn)（因每個(gè)人的聽覺不同，判定基準(zhǔn)也不同，聲品質(zhì)分析）

2.分析電機(jī)噪聲產(chǎn)生的原因*電機(jī)噪聲產(chǎn)生的原因主要有3個(gè)方面；1.由軸承或電刷裝置和齒輪裝置等的機(jī)械磨擦所產(chǎn)生的機(jī)械噪聲。-在發(fā)電機(jī)噪聲分析中，大多把軸承的噪聲忽略。（只要無異響）-刷子與集電環(huán)或整流子發(fā)出的噪聲大多為高頻聲。（高轉(zhuǎn)速下)-齒和齒之間的配合*刷子的接觸面的粗糙度，面積。

*因軸承參數(shù)不詳，無法分析。2.來源于電機(jī)轉(zhuǎn)子和風(fēng)扇所引起的周圍空氣的湍流過程所產(chǎn)生的噪聲,即空氣動(dòng)力噪聲。

-轉(zhuǎn)子的倒角，對發(fā)電機(jī)噪聲有影響。-爪極的生產(chǎn)工藝（鍛造，鑄造等）對發(fā)電機(jī)的噪聲有影響。-風(fēng)扇對發(fā)電機(jī)的噪聲影響很大。*風(fēng)扇的葉數(shù)，風(fēng)扇葉的高度，角度，形狀發(fā)電機(jī)的噪聲有影響。3.當(dāng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí),由于定子、轉(zhuǎn)子間磁力線交變作用而產(chǎn)生電磁力,使電機(jī)振動(dòng),同時(shí)向周圍發(fā)出的噪聲,也就是我們通常所說的電磁噪聲。-定子的繞線方法，（角接，星接等）定子鐵心的厚度，鐵心的材質(zhì)線徑，定子內(nèi)圓的的加工，槽滿率，定子同心度對噪聲影響很大。2.分析電機(jī)噪聲產(chǎn)生的原因-轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡，外徑，線圈的線徑都對發(fā)電機(jī)的噪聲有影響。-定子和轉(zhuǎn)子間的縫隙*一般調(diào)節(jié)器對發(fā)電機(jī)的噪聲影響不是很大，但調(diào)節(jié)器的功能不同對噪聲有些影響（調(diào)節(jié)器的頻率不同，發(fā)電機(jī)的性能不同）*感性評價(jià)每個(gè)人對同樣聲音的感覺不同，主要還是心里作用。例：滿足主機(jī)廠的噪聲標(biāo)準(zhǔn)，但到整車判定噪聲不良。3.抑制電機(jī)噪聲的措施1.抑制機(jī)械噪聲措施-軸承和軸承室的配合。-增加刷子彈簧力，刷子接觸面的粗糙度，刷子和整流子的接觸面積。*特別是對起動(dòng)機(jī)靜止噪音有很大影響。（摩擦系數(shù)大，靜止時(shí)間縮短）-齒輪之間的合理配合和潤滑劑的選用。（主要起動(dòng)機(jī)）-剛性材質(zhì)之間的配合。（如加橡皮墊等）

3.抑制電機(jī)噪聲的措施2.抑制空氣動(dòng)力噪聲措施-風(fēng)扇*發(fā)電機(jī)在旋轉(zhuǎn)時(shí)，發(fā)出的空氣動(dòng)力噪聲主要原因還是風(fēng)扇，風(fēng)扇的主要功能是冷卻，所以這部分不能簡化。怎樣減少噪音，加大冷卻效果是最困難的。1).風(fēng)扇角度/角度的不同，空氣流動(dòng)的方向及流動(dòng)力量不同2).風(fēng)扇葉的高度和葉數(shù)/高度越高,葉數(shù)越多,空氣流量越多3).風(fēng)扇的類型/雙葉或單葉(Valeo雙葉，三菱）4).合理選著風(fēng)扇和蓋子,定子之間的距離5).蓋子上增加倒角/改善風(fēng)的流向JFZ1918VALEO*有效的對發(fā)電機(jī)進(jìn)行冷卻就能提升發(fā)電的性能,發(fā)電機(jī)的性能提升,可以調(diào)小參數(shù)噪聲隨之降低3.抑制電機(jī)噪聲的措施2.抑制空氣動(dòng)力噪聲措施-轉(zhuǎn)子或電樞1).爪極上增加倒角/單面倒角或雙面倒角,角度的選著2).爪極的生產(chǎn)工藝/鍛造(冷鍛,熱鍛,溫?cái)D)鑄造等3).爪極的厚度/降噪環(huán)的作用4).轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡/動(dòng)平衡對噪聲影響很大*電樞的重量/電樞的重量越輕,運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)間越短,靜止時(shí)間越短*電樞的動(dòng)平衡/動(dòng)平衡越好,噪聲就越好3.抑制電機(jī)噪聲的措施3.抑制電機(jī)噪聲措施1.定子的參數(shù)1).選著合理的線徑/決定性能2).定子繞線的方法/角接,星接,無中性點(diǎn)(角接低速性能好,星接高速性能好)3).定子的材質(zhì)/決定磁場4).定子鐵片的厚度/決定磁場5).定子內(nèi)圓的加工/與轉(zhuǎn)子間的氣隙有關(guān)6).定子槽滿率/性能有關(guān)7).定子的槽數(shù)/36或72或更過8).定子的同心度/與轉(zhuǎn)子間的氣隙有關(guān)9).定子的位置(是否被前后蓋包上)/與振動(dòng)有關(guān)3.抑制電機(jī)噪聲的措施3.抑制電機(jī)噪聲措施2.轉(zhuǎn)子的參數(shù)1).選著合理的線徑/決定磁場,決定性能2).轉(zhuǎn)子線圈的材質(zhì)/決定磁場,決定性能3).爪極的生產(chǎn)工藝/決定磁場,決定性能4).轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡/與定子間的氣隙有關(guān)*電樞的線徑,槽數(shù)都決定起動(dòng)機(jī)的噪聲(靜止噪聲)

3.抑制電機(jī)噪聲的措施3.抑制電機(jī)噪聲措施3..選擇較大氣隙值由于電機(jī)定子鐵心中開有溝槽,還有供通風(fēng)用的通風(fēng)溝,在鐵心端部存在著端部效應(yīng)(兩邊的磁場不同)等原因,所以氣隙磁場中除了基波成分外,還有許多高次諧波存在.這些諧波產(chǎn)生徑向力(直徑方向的力)波引起噪聲.增大氣隙將使高次諧波急劇衰減,從而可有效地降低電磁噪聲.交變的徑向力波作用于定子和轉(zhuǎn)子鐵心引起鐵心隨時(shí)間的周期變形,即發(fā)生振動(dòng),振動(dòng)頻率為徑向力波的頻率.由于轉(zhuǎn)子緊固在轉(zhuǎn)軸上,剛性好,變形小,可忽略不計(jì).而定子鐵心呈薄壁狀,剛性較差,所以定子鐵心振動(dòng)是引起電磁噪聲的主要原因,受電磁力波作用.電機(jī)機(jī)殼振動(dòng)并向周圍空間傳播,引起空氣中質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)而產(chǎn)生聲波,即電磁噪聲.

*選擇較大氣隙值可以降低電磁噪聲,但一定要在滿足性能前提3.抑制電機(jī)噪聲的措施3.抑制電機(jī)噪聲措施4.電磁脈動(dòng)噪聲的抑制

電磁脈動(dòng)噪聲主要是由于靜態(tài)的轉(zhuǎn)子偏心,致使氣隙不均勻,以及定轉(zhuǎn)子鐵心中磁導(dǎo)的變化而產(chǎn)生的。要降低脈動(dòng)噪聲就要減小氣隙的不均勻度。中小電機(jī)氣隙不均勻度應(yīng)控制在平均氣隙的10%以內(nèi),大電機(jī)一般控制在平均氣隙的5%以內(nèi)。在電機(jī)制造過程中,一方面要求定子鐵心壓裝時(shí)應(yīng)盡量減小拼片鐵心的內(nèi)圓橢圓度;另一方面在總裝配時(shí),應(yīng)盡量調(diào)整好定、轉(zhuǎn)子鐵心的同心度,以使氣隙均勻,從而降低磁動(dòng)力脈動(dòng)噪聲。3.抑制電機(jī)噪聲的措施3.抑制電機(jī)噪聲措施5.其他*調(diào)節(jié)器的使用頻率也對噪聲有影響/頻率使用范圍(常開或常關(guān))*噪聲傳遞路徑/支撐點(diǎn)越多振動(dòng)會(huì)減少,噪聲也會(huì)減少*避開敏感區(qū)域/調(diào)整轉(zhuǎn)速,避開共振點(diǎn)(治標(biāo)不治本,不鼓勵(lì)使用)*起動(dòng)機(jī)的噪聲評價(jià)主要是靜止噪聲(stoppingnoise),最有效的降低噪聲的方法,縮短齒頭回位后旋轉(zhuǎn)的時(shí)間即靜止時(shí)間.4.噪聲的感性評價(jià)*聲品質(zhì)分析

在機(jī)電設(shè)備噪聲及環(huán)境噪聲的聲學(xué)測量工作中，過去主要考慮對人耳聽力的影響，大多數(shù)情況下采用的評價(jià)量為A聲級（A計(jì)權(quán)聲壓級）。然而到了80年代中后期，隨著人們對于各種條件下聲環(huán)境舒適性要求的提高，A聲級這一個(gè)量已經(jīng)不能解決問題，聲品質(zhì)的概念應(yīng)運(yùn)而生，有關(guān)聲品質(zhì)的研究工作也逐步開展起來。聲品質(zhì)的含義是指在特定的技術(shù)目標(biāo)（或任務(wù)）下聲音的適宜性。聲品質(zhì)評價(jià)必然要依靠人（主體）的主觀聽力評價(jià)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。研究成果表明，人對同一個(gè)聲音的感覺受各人在生理學(xué)、心理學(xué)和心理聲學(xué)等