直流电机噪音源研究

直流电机在应用中噪声是一个大问题，如何降低直流电机的噪音也是各直流电机生产厂家的重点研究对象，像微型直流电机还好，放在产品几乎是没什么噪音了，大型的工业用直流电机的噪音，几乎是无法忍受的。

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下面天孚微电机对直流电机噪音问题深入研究讲解：

直流电机的噪音主要来源于三个方面，空气噪音、机械噪音和电磁噪音。

1. 空气噪音​

大型的直流电机都会配备风扇，这个就是空气噪音的主要来源，空气流动而产生，风扇的大小、形状、直流电机的转速与风路都决定了噪声的大小。我们可以看一个空气噪音的基本频率（Fv）关系公式

Fv=Nn/60(Hz)

N：风扇叶片数；

n：直流电机的转速。

也就是说风扇的直径越大，直流电机的空气噪音也就会越大，可以假设下把风扇的直径减少10%，那么可以减小2-3dB的噪声。当风扇叶缘和通风室的间隙过小时，就会产生类似吹笛的噪音，尖锐刺耳。风扇叶形状结构不合理就会造成空气涡流噪音。还有风扇刚度不够，受气流撞击会产生振动也会产生噪音。

这种噪音只在工业直流电机中出现，针对空气噪音产生原因，采用一系列措施来减小空气噪音，如合理的设计改善风扇结构与叶片形状，避免涡流的产生，在条件允许的情况下，尽量缩小风扇的直径，保证风路通畅，减小空气撞击摩擦。另外，还可采用隔音的方法减小直流电机的噪音，在定子径向风道口附近放吸音材料，还有一种简单的方法用钢板或者木板把直流电机包围起来，据测试，可降低20分贝左右的噪音，不过这对直流电机的散热是不友好的，还会加大占用空间。

2. 机械噪音

直流电机的机械噪音主要是碳刷与换向器摩擦的噪音（无刷直流电机没有）和轴承噪音以及转子不平衡噪音。

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（1）在直流电机中，除了无刷直流电机没有电刷和换向器外，都是有这两个东西的，它们不断的相互摩擦会产生噪音，而且像那些用半塑料的换向器，表面圆度不好会使摩擦噪音更大。碳刷和换向器摩擦噪声频率（fk）公示是这样的：fk=k(n/60)(Hz)

k为换向片数，还有一点是，碳刷座结构不牢固，也会使噪音增大，原理相信大家都明白，所以要减小这种噪音，就需要控制换向器的圆度，保证表面良好的光洁度以及使用牢固的碳刷座，都可以减小噪音，或者使用无刷直流电机，它没有电刷和换向器也自然不存在这种噪音了。

（2）轴承噪音是直流电机轴承内外圈的波纹、凹坑、糙度引起的，经实验，，噪声声压级与滚动面的波纹高度和波纹数的乘积成正比。此外，径向游隙的大小，也影响噪声，减小径向游隙，可降低噪声，但是径向游隙小的轴承要求配用在两轴承室同心度高的机壳和端盖，并且对转子同轴度的要求提高。当然润滑油脂的质量也是原因之一，另外直流电机轴承安装误差也会增加噪音，轴承的安装误差超过某一临界值会使轴承噪声急剧增大，而临界角随轴承径向游隙减小而减小。

为了减小直流电机轴承噪音，轴承的加工质量是非常重要的，当然润滑油脂的选择也不能含糊，这样能很好的降低直流电机中的噪音。

（3）转子不平衡噪音解决方法就是直流电机转子要严格进行动平衡效验，减少转子不平衡量。

3. 电磁噪音

直流电机定、转子空气隙中的交变电磁力会使电机定转子产生振动及噪声。由于气隙磁场不仅有基波而且还有一系列高次谐波存在，这些磁场相互作用将产生周期性的作用力，基波及高次谐波电磁力均会引起振动及噪声。

电磁声频率分布大多在100-4000Hz之间。振动及噪声强度的大小与电磁力的大小和定子、转子刚度有关。当激发振动的电磁力与振动的零部件的自振频率相吻合时，将会产生共振，振动及噪声也将显著增加。电磁力有径向分量和切向分量，电磁力径向分量在引起电机振动及噪声方面起主要作用，它使定子铁心产生径向振动，径向振动产生的噪声为电机电磁噪声的主要成分。在采用单数槽转子冲片时，槽致噪声成为电磁噪声的最主要部分。电机运行过程中，单数槽的转子铁芯周期性地受到单边磁拉力的变化所产生的。

根据上图（1）显示，上磁极极弧下覆盖三个转子槽，而下磁极极弧只覆盖两个转子槽，此时上部磁拉力大，下部磁拉力小，使定子铁芯有向上移动的趋势。当转子转动半个槽距后，则如图（2）所示，此时下磁极极弧覆盖了三个转子槽，而上磁极极弦只覆盖了两个转子槽，此时的磁拉力情况起了变化，下部磁拉力大，上部磁拉力小，因此定子铁芯有向下移动的趋势。所以在转子旋转过程中，定子铁芯产生周期性的上下振动。同理，转子受到了周期性变化的单边磁拉力，从而引起转子振动。

采用双数槽转子时，不会发生上述情况，但转子旋转时槽位变化，在气隙中造成脉振磁场，也可能引起振动。

在电磁噪声中，除上述原因所产生的噪声外，还由于电流中的高次谐波分量，在定转子气产生谐波磁场，也会产生不均匀的力矩，造成振动而产生噪声。

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由于电磁噪声在电机总噪声中所占的份量不大，所以在电机的设计和制造中往往不针对性地减少电磁噪声来采取措施。但对限止噪声有过高的要求时（如空调水泵电机等一些用于室内电气且噪音要求比较高的场合），并在空气噪声、机械噪声已取得有效的抑制的情况下，可采用转子斜槽、增大定转子气隙以及降低磁通密度等措施来减小电磁噪声。