汽车空调鼓风机振动和噪声分析-

1、汽车空调鼓风电机振动和噪声分析摘要:随着汽车工业的发展,人们对汽车质量及舒适性要求的不断提高,车内噪声控制问题日益显得突出起来。永磁直流电动机是目前汽车空调用鼓风电机的主要类型之一。其噪声类型主要是电磁噪声和机械噪声,本文简单介绍了汽车空调用永磁直流电动机生产过程中引起振动和噪声产生的主要原因及基本解决措施。关键词:鼓风电机; 振动; 噪声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.前言对于电动机振动与噪声的研究,起源于上世纪40年代,电动机振动与噪声一直是困扰人们的难题. 引起电动机振动和噪声的原因很多,大致可归结为两个方面: (1电磁因素;(2机械因素.下面从这两个方面简单介绍一下汽车空调用永磁直流电动机振动和噪声产生的主要原因及基本解决措施。1.电磁噪声1.1识别方法: 依据:气隙磁场中磁密变化电磁噪声变化

4、空载时,从Ue下降(以不导致引起较大转速下降为限度,转速几乎不变,可认为机械噪声不变。若电磁噪声是主要噪声,则随U下降,噪声下降,否则,电机噪声级将不会有明显变化。在消音室或半消音室,用频谱分析仪分析其不同频率下的波形,从而可以大致得出产生噪音的具体部位和原因。直流永磁电动机的电磁噪声频率一般为f=Z*Q*n/60. (Z为谐波次数,Q为转子齿数,n为转速1.2 产生原因电磁噪声来源于电磁振动,电磁振动由电机气隙磁场产生的电磁力所激发,气隙磁场产生的电磁力是一个旋转力波,有径向和切向两个分量。径向分量使定子和转子发生径向变形和周期性振动,是电磁噪声的主要来源;切向分量是与电磁转矩相对应的作用力

5、矩,它使齿对其根部弯曲,并产生局部振动变形,是电磁噪声的一个次要来源。由于装配气隙不均匀,电动机运行时产生单边磁拉力。因此保证气隙装配均匀是防止振动的必要措施。由于绕组匝间短路使电动机运行时转子径向受力不均匀。1.3基本解决措施针对磁钢对铁心的齿槽效应有两个办法:采用偏心气隙和人字形磁钢。选择适当的气隙磁密,不应太高,但过低又会影响材料的利用率;选择合适的槽数;为了减小齿槽引起的电磁噪声,可缩小转子的槽口宽度。采用转子斜槽,斜槽能使径向力沿电机轴线方向产生相位移,因此减小了轴向平均径向力,从而降低了噪声;定、转子磁路对称均匀,迭压紧密;定、转子加工与装配,应注意它们的圆度与同轴度,使气隙均匀;

6、注意避免电磁力与机壳的固有频率共振,可采用适当的弹性结构。2.机械噪声2.1识别方法:机械噪音与外施电压大小和负载电流无关,噪声大小常不稳定。为进一步确定噪音源的位置和判明主要噪声源的部位,可用传声器靠近噪声源进行测量。a.轴向振动噪声一般在10001600Hz有明显峰值;b.轴向串动噪声一般在50400Hz有明显峰值;c.转子动不平衡噪声频率一般为f= n/60;d.换向器噪声频率一般为f= m*n/60;2.2 产生原因电机运转部分的摩擦、撞击、不平衡以及结构共振形成机械噪声。下面分部件对产生机械噪声的主要原因进行描述。a.轴的主要影响因素:强度,光洁度,直线度,轴承档圆度。直线度和圆度不

7、良亦会影响换向器车削的圆度,导致换向器噪声。冲筋的高度控制亦至关重要。冲筋高度不足, 造成轴与铁心间衔接强度欠缺, 电机在负载工作时容易损坏。冲筋高度过高, 在压轴时容易出现挤压瘤, 造成铁芯变形, 轴弯曲。b.换向器的主要影响因素:材料、点焊影响、车削质量等会影响换向器表面状态(包括表面粗燥度、片间跳动。表面状态不良则会增大电刷与换向器的滑动连接处产生的摩擦噪声; 由于换向器变形、云母沟工艺不好,则会使电刷在电机旋转时周期性的撞击换向片从而产生撞击噪声。换向器片的铜材料应不易出现挤压撕裂现象;换向器的填充材料应能使换向器片牢固而不松动;点焊参数调节不当时,过量的电流会引起换向器片的大范围发热

8、,发热越多,退火程度和面积越大,使得勾远端和近端的车削精度不一致,引起不规则磨损,导致换向器噪声。换向器表面应清洁。c.电枢叠片的主要影响因素:冲片的尺寸精度、内外圆同心度、毛刺、叠片是否整齐,如铁芯叠压不紧会引起振动声。由于冲制材料厚度不均匀引起叠层积累误差,倘若能将叠片一分为二, 并旋转 180°重新组合扣压成型,可以较大提高动平衡精度,改善噪声。d.绕线的主要影响因素:线径不均造成电枢的不平衡。a.压轴工艺的主要影响:轴直线度、轴承档破坏,轴与铁心过度紧配。压轴须防止电枢轴与叠片的倾斜、弯曲、变形。要求保证二者间有较好的同轴度。设备应配备插轴力检察装置, 随时对插轴力进行监控,

9、 剔除插轴力过大过小的产品。压轴后测试铁心跳动量,剔除跳动过大和轴弯曲的零件,有效控制不平衡偏差。b.绕线张力不一致或不合适,张力过小则绕线排列杂乱、松动;张力过大则绕线变形,均会造成电枢的不平衡。c.转子不平衡是影响电机质量的主要因素,使电枢在旋转过程中产生振动,同样影响到对换向器的车削加工,导致换向器噪声。a.机壳:圆度、刚度b.磁钢固定不牢固,a.电刷本身的主要影响因素:电刷是与运动件作滑动接触而形成电连接的一种导电部件。电刷的硬度、金属含量、摩擦系数、弧度等是噪声的影响因素。b.碳刷位置安装不良、碳刷与刷架的配合不当、碳刷压力不适合、刷架的下端边缘距整流子的距离不合适都会造成电机噪声。电刷装入刷架后,应以电刷能够上下自由移动为宜,因此,电刷的四个侧面与刷架内壁之间必须留有一定的间隙。这个间隙既不宜过大,也不宜过小。间隙过小,可能造成电刷卡在刷架中,弹簧无法压紧电刷,电机工作失去意义;间隙过大,电刷则会在架内产生摆动,不仅出现振动噪音,也出现火花,引起火花噪声,对整流子或集电环产生破坏性影响。a.含油轴承引起的噪声:轴承是电机中重要的零部件之一,是电机转子和定子的连接构件,它承受了电机中各种力的激励并传递激励力,从而产生振动和噪