机械|老张谈电机：NO.17 为什么电机总是噪音太大——电机的振动与噪音
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我们结束了电机的损耗 ， 发热 ， 效率等问题 ， 本篇文章开始 ， 老张将进行电机的振动 ， 噪音与电磁兼容的问题讨论 。 老张相信 ， 许多工程师同学前期在产品研发的时候 ， 一般都是关心的是电机的尺寸 ， 性能等方面 。 但是随着开发的进行与产品的优化 ， 上篇文章所说的发热 ， 效率问题也随之而来 。 然而 ， 本章要讨论的振动 ， 噪音与电磁兼容更是让大家头痛不已 。 那么 ， 老张希望先带大家初步了解一下 。
首先需要说明的是 ， 从能量的角度来说 ， 电机的输入输出的能量 ， 一定遵守能量守恒定则 。 上章所说的理论没有任何挑战 。 但是需要注意的是 ， 电机除了输出能量做功以外 ， 还有一类有害的输入输出 ， 那就是对环境的污染 。 不要误会 ， 这里的污染具体是说电机的振动 ， 噪音污染和电磁污染 。
【电机振动】
电机振动会引起的问题 ， 不仅会引起周边的结构噪音和环境振动 ， 而且还有可能影响电机自身的安全运行 。
介于电机振动问题 ， 在日常生活中 ， 特别是微电机的应用中 ， 其实除了极个别的应用会有振动引起的用户体验问题 ， 基本不是大家的关注点 。 那么 ， 今天老张就不对振动的问题深挖了 。 老张会简单阐述一下产生振动的主要原因 ， 方便大家在需要的时候可以参考 。
【振动的主要原因】
1.转子的动平衡与静平衡不好；
2. 磁场产生的径向力和轴向力 ， 对交流电机 ， 特别是2倍电网频率的振动；
3. 电机的磁路不对称 。 磁阻类电机定子转子磁极的选择不当 ， 或槽极数选配不合理而形成的不平衡的径向磁拉力引起的振动；
4. 电机磁场的高次谐波分量较大时也引起高频振动；
5.与临界转速相关 ， 由于转轴弯曲而产生的振动；
6. 轴承引起的振动；
7.直流电机换向器、电刷装置产生的振动；
8. 供电装置的谐波 ， 特别是变频器1/2主频导致的振动；
9. 单相电机、同步电机旋转磁场切向力有时产生的振动；
【机械|老张谈电机：NO.17 为什么电机总是噪音太大——电机的振动与噪音】10.工艺、装备和制造误差而引起的定转子不同心等因素引起的振动；
老张的经验来说 ， 对于直流微电机来说 ， 1/5/6/7/10为主要关心的原因 。 通常关注这几个问题方面 ， 便可以解决电机振动问题 。
【电机噪音】
老张首先需要和大家说的是 ， 振动会引起噪音 ， 所以电机噪音和振动需要一起考虑 。 但是电机的噪音其实也分很多种 ， 电机的主要噪声源可分为通风噪音、电磁噪音和机械噪音三类 。
【通风噪音】
通风噪音指电扇或其他通风元件形成的空气涡流噪音 ， 转子旋转形成的空气涡流噪音、风扇旋转使冷却空气周期性脉动或气体撞击障碍物而产生的单频噪音 ， 以及风路中薄壁零件谐振或风路设计不合理产生的“笛声”等 。
【电磁噪音】
电磁噪音其实才是电机噪音的主要噪声源 ， 也是电机噪音中最复杂的噪声源 。 电机气隙中定子转子磁场相互作用产生随时间和空间变化的径向力 ， 是定子铁心和机座随时间周期性变形而引起振动 ， 是周围空气脉动产生噪音 。
l 径向电磁力波产生的噪音；
l 基波磁场产生的电磁噪音；
l 谐波磁场产生的电磁噪音；
l 磁路不平衡产生的电磁噪音；
l 转矩波产生的噪音；
l 电力电子供电产生的噪音；
【机械噪音】
电机的机械噪音主要包括有转子机械不平衡引起的离心力所产生的机械振动和噪音、轴承振动噪音、电刷和集电环或换向器滑动接触噪音、受轴承振动激发的端盖轴向振动噪音 。
由于篇幅有限 ， 老张今天先把振动和噪音的类型和大家进行一个初步的介绍 。 老张不是希望大家可以指导电机工程师进行优化 ， 而是可以了解到电机的振动和噪音是由很多不同的原因造成的 。 比起指导为什么产生 ， 更重要的是 ， 明白电机设计中 ， 振动和噪音的局限性 。
没有最好的电机 ， 只有最适合你的电机 。 电机科技改变生活方式 ， 我是老张 ， 咱们下期再见 。
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