1、汽車空調鼓風電機振動和噪聲分析摘要:隨著汽車工業的發展,人們對汽車質量及舒適性要求的不斷提高,車內噪聲控制問題日益顯得突出起來。永磁直流電動機是目前汽車空調用鼓風電機的主要類型之一。其噪聲類型主要是電磁噪聲和機械噪聲,本文簡單介紹了汽車空調用永磁直流電動機生產過程中引起振動和噪聲產生的主要原因及基本解決措施。關鍵詞:鼓風電機; 振動; 噪聲Vibration and Noise Analysis of Blower Motor for Vehicle Air-conditionAbstract: Along with the development of automobile industry

2、, people has increased requirement for quality and comfort of automobile, noise issue inside vehicle become important. Permanent magnetic DC motor is one of the main types of blower motor that be used in vehicle air-condition. Its noise includes electromagnetic noise and mechanical noise. This paper

3、 simply presents the reason and basic solution of vibration and noise during manufacture.Key words: blower motor; vibration; noise0.前言對于電動機振動與噪聲的研究,起源于上世紀40年代,電動機振動與噪聲一直是困擾人們的難題. 引起電動機振動和噪聲的原因很多,大致可歸結為兩個方面: (1電磁因素;(2機械因素.下面從這兩個方面簡單介紹一下汽車空調用永磁直流電動機振動和噪聲產生的主要原因及基本解決措施。1.電磁噪聲1.1識別方法: 依據:氣隙磁場中磁密變化電磁噪聲變化

4、空載時,從Ue下降(以不導致引起較大轉速下降為限度,轉速幾乎不變,可認為機械噪聲不變。若電磁噪聲是主要噪聲,則隨U下降,噪聲下降,否則,電機噪聲級將不會有明顯變化。在消音室或半消音室,用頻譜分析儀分析其不同頻率下的波形,從而可以大致得出產生噪音的具體部位和原因。直流永磁電動機的電磁噪聲頻率一般為f=Z*Q*n/60. (Z為諧波次數,Q為轉子齒數,n為轉速1.2 產生原因電磁噪聲來源于電磁振動,電磁振動由電機氣隙磁場產生的電磁力所激發,氣隙磁場產生的電磁力是一個旋轉力波,有徑向和切向兩個分量。徑向分量使定子和轉子發生徑向變形和周期性振動,是電磁噪聲的主要來源;切向分量是與電磁轉矩相對應的作用力

5、矩,它使齒對其根部彎曲,并產生局部振動變形,是電磁噪聲的一個次要來源。由于裝配氣隙不均勻,電動機運行時產生單邊磁拉力。因此保證氣隙裝配均勻是防止振動的必要措施。由于繞組匝間短路使電動機運行時轉子徑向受力不均勻。1.3基本解決措施針對磁鋼對鐵心的齒槽效應有兩個辦法:采用偏心氣隙和人字形磁鋼。選擇適當的氣隙磁密,不應太高,但過低又會影響材料的利用率;選擇合適的槽數;為了減小齒槽引起的電磁噪聲,可縮小轉子的槽口寬度。采用轉子斜槽,斜槽能使徑向力沿電機軸線方向產生相位移,因此減小了軸向平均徑向力,從而降低了噪聲;定、轉子磁路對稱均勻,迭壓緊密;定、轉子加工與裝配,應注意它們的圓度與同軸度,使氣隙均勻;

6、注意避免電磁力與機殼的固有頻率共振,可采用適當的彈性結構。2.機械噪聲2.1識別方法:機械噪音與外施電壓大小和負載電流無關,噪聲大小常不穩定。為進一步確定噪音源的位置和判明主要噪聲源的部位,可用傳聲器靠近噪聲源進行測量。a.軸向振動噪聲一般在10001600Hz有明顯峰值;b.軸向串動噪聲一般在50400Hz有明顯峰值;c.轉子動不平衡噪聲頻率一般為f= n/60;d.換向器噪聲頻率一般為f= m*n/60;2.2 產生原因電機運轉部分的摩擦、撞擊、不平衡以及結構共振形成機械噪聲。下面分部件對產生機械噪聲的主要原因進行描述。a.軸的主要影響因素:強度,光潔度,直線度,軸承檔圓度。直線度和圓度不

7、良亦會影響換向器車削的圓度,導致換向器噪聲。沖筋的高度控制亦至關重要。沖筋高度不足, 造成軸與鐵心間銜接強度欠缺, 電機在負載工作時容易損壞。沖筋高度過高, 在壓軸時容易出現擠壓瘤, 造成鐵芯變形, 軸彎曲。b.換向器的主要影響因素:材料、點焊影響、車削質量等會影響換向器表面狀態(包括表面粗燥度、片間跳動。表面狀態不良則會增大電刷與換向器的滑動連接處產生的摩擦噪聲; 由于換向器變形、云母溝工藝不好,則會使電刷在電機旋轉時周期性的撞擊換向片從而產生撞擊噪聲。換向器片的銅材料應不易出現擠壓撕裂現象;換向器的填充材料應能使換向器片牢固而不松動;點焊參數調節不當時,過量的電流會引起換向器片的大范圍發熱

8、,發熱越多,退火程度和面積越大,使得勾遠端和近端的車削精度不一致,引起不規則磨損,導致換向器噪聲。換向器表面應清潔。c.電樞疊片的主要影響因素:沖片的尺寸精度、內外圓同心度、毛刺、疊片是否整齊,如鐵芯疊壓不緊會引起振動聲。由于沖制材料厚度不均勻引起疊層積累誤差,倘若能將疊片一分為二, 并旋轉 180°重新組合扣壓成型,可以較大提高動平衡精度,改善噪聲。d.繞線的主要影響因素:線徑不均造成電樞的不平衡。a.壓軸工藝的主要影響:軸直線度、軸承檔破壞,軸與鐵心過度緊配。壓軸須防止電樞軸與疊片的傾斜、彎曲、變形。要求保證二者間有較好的同軸度。設備應配備插軸力檢察裝置, 隨時對插軸力進行監控,

9、 剔除插軸力過大過小的產品。壓軸后測試鐵心跳動量,剔除跳動過大和軸彎曲的零件,有效控制不平衡偏差。b.繞線張力不一致或不合適,張力過小則繞線排列雜亂、松動;張力過大則繞線變形,均會造成電樞的不平衡。c.轉子不平衡是影響電機質量的主要因素,使電樞在旋轉過程中產生振動,同樣影響到對換向器的車削加工,導致換向器噪聲。a.機殼:圓度、剛度b.磁鋼固定不牢固,a.電刷本身的主要影響因素:電刷是與運動件作滑動接觸而形成電連接的一種導電部件。電刷的硬度、金屬含量、摩擦系數、弧度等是噪聲的影響因素。b.碳刷位置安裝不良、碳刷與刷架的配合不當、碳刷壓力不適合、刷架的下端邊緣距整流子的距離不合適都會造成電機噪聲。電刷裝入刷架后,應以電刷能夠上下自由移動為宜,因此,電刷的四個側面與刷架內壁之間必須留有一定的間隙。這個間隙既不宜過大,也不宜過小。間隙過小,可能造成電刷卡在刷架中,彈簧無法壓緊電刷,電機工作失去意義;間隙過大,電刷則會在架內產生擺動,不僅出現振動噪音,也出現火花,引起火花噪聲,對整流子或集電環產生破壞性影響。a.含油軸承引起的噪聲:軸承是電機中重要的零部件之一,是電機轉子和定子的連接構件,它承受了電機中各種力的激勵并傳遞激勵力,從而產生振動和噪