合適的槽配合降低變頻調速電動機電磁噪音

1、2012年第2期5摘要：采用測量樣機電磁噪音聲壓值與有限元法分析定子固有振動頻率相結合的方法，對變頻異步電機產(chǎn)生高頻電磁噪音的原因進行分析，發(fā)現(xiàn)定、轉子槽配合不當產(chǎn)生的低階電磁力波會引起電機共振，利用交流電機電磁力波分析計算方法提出改進措施，給出合適的定轉子槽配合。經(jīng)對樣機進行噪音對比試驗，證明高頻電磁噪音得到抑制，效果顯著。關鍵詞：變頻調速異步電動機電磁噪音槽配合振動頻率中圖分類號：TM302文獻標識碼：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速電動機電磁噪音霍向飛李剛李霞中國北車集團永濟新時速電機公司（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。噪音對人的影響體現(xiàn)在噪音頻率和噪音聲壓級上，當噪音頻率分布在人耳敏感區(qū)域，且噪音聲壓級較大時，往往成為嚴重噪音。在工業(yè)生產(chǎn)、交通運輸和家用電器中，電機被廣泛用作驅動元件。作為噪音源之一的電機本身產(chǎn)生空氣動力、機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，從而成為危害最嚴重的噪音，表1為企業(yè)噪音標準。表1企業(yè)噪音衛(wèi)生標準每日工作時間h新建企業(yè)噪

7、音級標準dB現(xiàn)有企業(yè)噪音級標準dB最高允許噪音級dB88590≤11548893≤11529196≤11519499≤1150.597102≤1151噪音公司在開拓新市場領域中曾試制過一臺變頻調速異步電動機，電機主要數(shù)據(jù)為額定功率100kW、額定轉速1860rmin、最大轉速4500rmin、頻率調整范圍0～228Hz、電機極數(shù)6極。受用戶安裝空間所限，要求電機體積小、重量輕，造成電機電磁負荷取值偏高。為減輕電機重量，隨著現(xiàn)代社會的發(fā)展

8、，人們對所處環(huán)境的噪音指標要求越來越高。嚴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：危害最嚴重的定、轉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)生的振動最大。為確定4次電磁力波是否是引起共振的原因，還需進行定子固有振動頻率計算。2.3定子固有振動頻率計算從電機學理論可知，定子振動型式有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。只有當定子振動型式和電磁力波次數(shù)相等，且

9、頻率相近時才會引起共振。經(jīng)過有限元分析計算電機定子各階振動型式如圖2，定子各階振動頻率如表4。2.4電磁噪音的原因從表3電磁力波次數(shù)計算可知：定、轉子一階齒諧波（定子51次、轉子47次）相互作用產(chǎn)生4階電磁力波。當電機轉速為2800rmin時，4階電磁力波頻率計算如下：F=f1K2Z2（1S）p=141144（10.002）3=2063Hz式中：f1—電源頻率；Z2—轉子槽數(shù)；S—轉差率；P—極對數(shù)。從上述計算結果和表4定子各階振動頻率

10、對比發(fā)現(xiàn)，電機氣隙磁場4階電磁力波頻率和定子4階固有振動頻率接近，從而引起電機共振，產(chǎn)生極大的電磁噪音。3改進通過以上分析得出5444槽配合是引起極大電磁噪音的根源。由于改變轉子槽數(shù)而改變槽配合時，定子固有振動頻率不會有太大的改變，因此在重新選擇槽配合時，必須避免電磁力波主要階數(shù)振動頻率與定子固有振動頻率接近。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電磁力波計算表可看出，定、

11、轉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。而高階固有振動頻率由于對應電磁力波次數(shù)較高而衰減嚴重，已不是引起電磁噪音的主要原因，通?？梢圆挥杩紤]。在原樣機基礎上，通過新制一臺轉子配原電機定子使電機槽配合由5444改為5465。對新電機在整個轉速范圍內（0~4500rmin）測量噪音，試驗結果顯示電磁噪音一直平穩(wěn)，噪音值相比原電機有較大幅度降低。表6是噪音值對比結果，它證實了理論分析的正確性。（