電機噪聲培訓編輯：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:指單位時間內，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I表示，單位為W/m2（瓦/米2）。聲強級—SIL或LI*聲功率:指單位時間內，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都是客觀物理量，聲壓越高，聲音越強，聲壓越低，聲音越弱，但是他們不能完全反應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，還與頻率有關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，把聲音的強度和頻率用一個量統一起來人們仿照聲壓級引出了一個響度級的概念.響度：以1000Hz純音的聲壓級作為基準音，調節不同頻率的聲音使其與基準音等響，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的基準音同樣響，則該噪聲的響度級就是85方。

等響度曲線

計權*為了模擬人耳聽覺在不同頻率有不同的靈敏性，在聲級計內設有一種能夠模擬人耳的聽覺特性，把電信號修正為與聽感近似值的網絡，這種網絡叫作計權網絡。*通過計權網絡測得的聲壓級，已不再是客觀物理量的聲壓級（叫線性聲壓級），而是經過聽感修正的聲壓級，叫作計權聲級或噪聲級計權網絡。*計權網絡一般有A、B、C三種。A計權聲級是模擬人耳對55dB以下低強度噪聲的頻率特性，B計權聲級是模擬55dB到85dB的中等強度噪聲的頻率特性，C計權聲級是模擬高強度噪聲的頻率特性。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計權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用最廣泛的一種，B、C已逐漸不用

計權

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

頻率f=/2為每秒鐘的振動次數，單位為次/秒(Hz)。周期

T=1/f=2/為每振動一次所需的時間，單位為秒。初相角(Initialphase)描述振動在起始瞬間的狀態，記作。位移,速度,加速度之間的關系振動位移

(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。相位關系：加速度領先速度90o;速度領先位移90o。xvaxva

正峰值負峰值平均絕對值有效值平均值峰峰值

簡諧振動為例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平均值振動的時域參數*電機是一種噪聲源,它的噪聲水平已被列為衡量電機質量的一項重要指標,成為影響其在市場上競爭的一個重要因素。*分析電機噪聲分為三個階段1.選擇合理的參數（設計）2.分析電機噪聲產生的原因（設計/試驗）3.抑制電機噪聲的措施（設計/試驗）前沿1.選擇合理的參數*什么是選擇合理的參數簡單的講既要滿足性能又要滿足噪音標準-滿足性能選擇正確的性能參數定子參數（線徑，直徑，內徑，寬度，定子的接法等）轉子的參數（線徑，直徑，爪極的工藝，爪極的厚度）調節器的參數（頻率等）定子和轉子間的縫隙-噪音標準正確評價標準主機廠提示的標準（主觀評價，在指定的轉速內不能超出指定的范圍）感觀標準（因每個人的聽覺不同，判定基準也不同，聲品質分析）

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

*因軸承參數不詳，無法分析。2.來源于電機轉子和風扇所引起的周圍空氣的湍流過程所產生的噪聲,即空氣動力噪聲。

-轉子的倒角，對發電機噪聲有影響。-爪極的生產工藝（鍛造，鑄造等）對發電機的噪聲有影響。-風扇對發電機的噪聲影響很大。*風扇的葉數，風扇葉的高度，角度，形狀發電機的噪聲有影響。3.當電機旋轉時,由于定子、轉子間磁力線交變作用而產生電磁力,使電機振動,同時向周圍發出的噪聲,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，鐵心的材質線徑，定子內圓的的加工，槽滿率，定子同心度對噪聲影響很大。2.分析電機噪聲產生的原因-轉子的動平衡，外徑，線圈的線徑都對發電機的噪聲有影響。-定子和轉子間的縫隙*一般調節器對發電機的噪聲影響不是很大，但調節器的功能不同對噪聲有些影響（調節器的頻率不同，發電機的性能不同）*感性評價每個人對同樣聲音的感覺不同，主要還是心里作用。例：滿足主機廠的噪聲標準，但到整車判定噪聲不良。3.抑制電機噪聲的措施1.抑制機械噪聲措施-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。*特別是對起動機靜止噪音有很大影響。（摩擦系數大，靜止時間縮短）-齒輪之間的合理配合和潤滑劑的選用。（主要起動機）-剛性材質之間的配合。（如加橡皮墊等）

3.抑制電機噪聲的措施2.抑制空氣動力噪聲措施-風扇*發電機在旋轉時，發出的空氣動力噪聲主要原因還是風扇，風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).風扇角度/角度的不同，空氣流動的方向及流動力量不同2).風扇葉的高度和葉數/高度越高,葉數越多,空氣流量越多3).風扇的類型/雙葉或單葉(Valeo雙葉，三菱）4).合理選著風扇和蓋子,定子之間的距離5).蓋子上增加倒角/改善風的流向JFZ1918VALEO*有效的對發電機進行冷卻就能提升發電的性能,發電機的性能提升,可以調小參數噪聲隨之降低3.抑制電機噪聲的措施2.抑制空氣動力噪聲措施-轉子或電樞1).爪極上增加倒角/單面倒角或雙面倒角,角度的選著2).爪極的生產工藝/鍛造(冷鍛,熱鍛,溫擠)鑄造等3).爪極的厚度/降噪環的作用4).轉子的動平衡/動平衡對噪聲影響很大*電樞的重量/電樞的重量越輕,運轉的時間越短,靜止時間越短*電樞的動平衡/動平衡越好,噪聲就越好3.抑制電機噪聲的措施3.抑制電機噪聲措施1.定子的參數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(角接低速性能好,星接高速性能好)3).定子的材質/決定磁場4).定子鐵片的厚度/決定磁場5).定子內圓的加工/與轉子間的氣隙有關6).定子槽滿率/性能有關7).定子的槽數/36或72或更過8).定子的同心度/與轉子間的氣隙有關9).定子的位置(是否被前后蓋包上)/與振動有關3.抑制電機噪聲的措施3.抑制電機噪聲措施2.轉子的參數1).選著合理的線徑/決定磁場,決定性能2).轉子線圈的材質/決定磁場,決定性能3).爪極的生產工藝/決定磁場,決定性能4).轉子的動平衡/與定子間的氣隙有關*電樞的線徑,槽數都決定起動機的噪聲(靜止噪聲)

3.抑制電機噪聲的措施3.抑制電機噪聲措施3..選擇較大氣隙值由于電機定子鐵心中開有溝槽,還有供通風用的通風溝,在鐵心端部存在著端部效應(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子鐵心引起鐵心隨時間的周期變形,即發生振動,振動頻率為徑向力波的頻率.由于轉子緊固在轉軸上,剛性好,變形小,可忽略不計.而定子鐵心呈薄壁狀,剛性較差,所以定子鐵心振動是引起電磁噪聲的主要原因,受電磁力波作用.電機機殼振動并向周圍空間傳播,引起空氣中質點的振動而產生聲波,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.抑制電機噪聲的措施3.抑制電機噪聲措施4.電磁脈動噪聲的抑制

電磁脈動噪聲主要是由于靜態的轉子偏心,致使氣隙不均勻,以及定轉子鐵心中磁導的變化而產生的。要降低脈動噪聲就要減小氣隙的不均勻度。中小電機氣隙不均勻度應控制在平均氣隙的10%以內,大電機一般控制在平均氣隙的5%以內。在電機制造過程中,一方面要求定子鐵心壓裝時應盡量減小拼片鐵心的內圓橢圓度;另一方面在總裝配時,應盡量調整好定、轉子鐵心的同心度,以使氣隙均勻,從而降低磁動力脈動噪聲。3.抑制電機噪聲的措施3.抑制電機噪聲措施5.其他*調節器的使用頻率也對噪聲有影響/頻率使用范圍(常開或常關)*噪聲傳遞路徑/支撐點越多振動會減少,噪聲也會減少*避開敏感區域/調整轉速,避開共振點(治標不治本,不鼓勵使用)*起動機的噪聲評價主要是靜止噪聲(stoppingnoise),最有效的降低噪聲的方法,縮短齒頭回位后旋轉的時間即靜止時間.4.噪聲的感性評價*聲品質分析

在機電設備噪聲及環境噪聲的聲學測量工作中，過去主要考慮對人耳聽力的影響，大多數情況下采用的評價量為A聲級（A計權聲壓級）。然而到了80年代中后期，隨著人們對于各種條件下聲環境舒適性要求的提高，A聲級這一個量已經不能解決問題，聲品質的概念應運而生，有關聲品質的研究工作也逐步開展起來。聲品質的含義是指在特定的技術目標（或任務）下聲音的適宜性。聲品質評價必然要依靠人（主體）的主觀聽力評價實驗結果。研究成果表明，人對同一個聲音的感覺受各人在生理學、心理學和心理聲學等