空调器风扇驱动用电动机的噪声降低方法

吴贵能  (重庆微电机厂)

     噪声的大小是评判空调器质量的一个重要指标，由于电动机的噪声直接影响到空调器的整机噪声，因此空调器生产厂家要求电动机的噪声不得大于42dB(A计权)。这对于一般的电机生产厂家的确有相当难度。本文介绍我厂试制生产的YYK系列家用空调器用电动机减小方法。

电动机噪声的主要来源

    为了增强防水性能，家用空调器用电动机采用了全封闭结构，转子端环不带扇叶，因此空气动力噪声很小。风扇的噪声与转速n₆电磁力作用于定子和转子之间的气隙中，其力波在气隙中是旋转的或是脉动的，力的大小与电磁负荷、电机定转子槽配合的选取紧密相关。在设计中，通常需要选择电机的计算和结构参数，以保证****程度的削弱电磁力。

1．1电磁力

    电磁力作用于定子和转子之间的气隙中，其力波在气隙中是旋转的或是脉动的，力的大小与电磁负荷、电机定转子槽配合的选取紧密相关。在设计中，通常需要选择电机的计算和结构参数，以保证****程度的削弱电磁力。

1．2滚动轴承

    滚动轴承产生的噪声与如下因素有关：

a．与轴承本身的制造质量有关，即是指轴承在电机以外的专门试验装置上旋转时，能保证轴承外圈的振动最小。

  b．与轴承配合面的加工精度有关，也和转子轴伸与轴承内圈的配合、轴承外圈与端盖轴承室的配合形式有关。

  c．与在轴承工作时外圈受力是否均匀有关。

2电磁噪声的减小

2．1鼠笼转子槽数的选择

    定、转子槽数的良好对比关系对降低电动机电磁噪声具有重要意义，研究表明，虽然电磁力是直接作用在齿上，但磁噪声主要来源于定子磁轭的振动，其振动形式主要分为r=O～4五种至间形式，r表示作用于磁轭上的力波数。

    不同外径大小的电机，在相同的r值下，其固有振动频率各不相同，电机外径越小，振动固有频率越高。相同外径大小的电机，在不同的r值下，其固有振动频率也各不相同。当电机外径不大于200mm时，其固有振动频率按r=4，0，3，2，依次降低。

    可见，应当在保证电机性能的基础上，尽量使电机的外径最小。然而电机的外形尺寸往往是由用户给定。在选择转子的槽数时，应当尽量避免产生r=2的弯曲电振动，同时考虑到在正常和轻的工作条件下，为了降低噪声，转子槽数应该比定子槽数多，因此这里优先推荐转子槽数取Z2=Z1+2P+4，这时定转子构成远槽配合。为了减小因转子槽数较多而对气隙磁导的不均度，转子应当优先选用闭口槽。若用开口槽，电机的气隙相应应选得大一些。

    特别值得一提的是，在一般的电动机中，避免选用的Z₂=Z₁+2_P+4槽配合关系，在风扇电机中却可选用。因为尽管这种配合会在电动机的起动过程中存在着同步附加转矩，使转矩曲线下陷，但风扇电机的起动不是一个大问题，而Z₂=Z₁+2_P+4使定子产生r=O的振动固有频率较高，有利于降低电动机的磁噪声，有的在2_P=6的电机里便采用了Z₁/Z₂=2₄／30的槽配合关系。

2．2电磁负荷及绕组形式的选取

    家用空调器用电动机的低噪声要求电机的电磁负荷不能取得过高，一般，气隙磁密应当控制为0．35～0．45T，对转子选用闭口槽的电机可选上限值。

方案1为部分正弦绕组，方案2为常用绕组，方案3为****电密分布绕组。由计算结果可以看出，减少槽间导体的不均匀度能增强高次谐波的削弱程度。虽然此时基波绕系数有所下降，但由于跨距大的线圈导体数减少，其绕组用铜量并没有明显的增加。

    当采用部分正弦绕组组成****电密分布绕组时，常常受到槽满率的限制，这时可将定子冲片设计成异形槽。例如2_P=4，，z。=24单相电机大都采用部分正弦绕组，然而部分正弦绕组往往不是****电密分布绕组，减少部分正弦绕组槽间导体的不均匀度能增强高次谐波的削弱程度。例如有一台电机2_P=4，Z₁=24，m=4，其磁势分布、高次谐波强度如附图所示。

的冲片，采用异形槽后，能明显增加冲片的利用率，对电磁负荷较大和定子采用氩氟焊接工艺的电机，导磁性能有明显改善。

3滚动轴承噪声的降低

3.1滚动轴承的选择

    滚动轴承在运转过程中的振动程度随着轴承内径的增加而增大，直径每增加5mm，振动约增大1～2dB。滚动轴承的噪声还与径向游隙的大小有关，过去的径向游隙会导致低频部分噪声的升高，而较小的间隙则会引起高频部分噪声的升高。为了降低旋转振动和噪声，理论与实践均证明，径向工作间隙应限制在O～9μm范围内。

    滚动轴承本身的振动噪声与电机整机要求的噪声应有10dB之差。当要求电机噪声不大于42dB时，滚动轴承本身的噪声应不大于32dB。

3．2滚动轴承配合的选择

    外圈在端盖中的配合型式会影响振动的传声性，过紧的推入配合不仅会损伤轴承，而且还会提高端盖的传声性，使噪声升高，较松的推入配合比较有利，因为这样可使轴承与端盖接触处的油膜对外圈振动产生阻尼，但外圈过松的配合也会引起响声。

    内圈与轴承采用过盈配合比较有利，但应避免过盈太大。因为在压装轴承时，如果内圈的轴线未能与轴端面垂直，而此时过盈又过大，轴承就会因内圈受力不均而在滚动面上造成压痕或擦伤，使轴承噪声升高，所以****过盈量一般应不超过轴径的1／1000。

3·3预先的轴向过盈

多次试验表明，借助波形垫圈的轴向过盈能明显降低滚动轴承的噪声。波形垫圈的高度以垫圈成形后的外径不小于轴承外径与外圈厚度之差为原则。设波形垫圈成形前直径为D1，成形后直径为D2，波峰波谷间距为H，波峰数为s，则其关系为： 

根据此式可确定波形垫圈的高度。对轴向预先过盈结构所提出的基本要求是，沿轴承外圈的圆周压力均匀分布。这在使用钢板冲压端盖时，端盖轴承室与铁心止口采用去除切削加工，则特别需要引起重视。因为在加工轴承室时，由于存在工艺圆角而无法将轴承室底部加工平整，从而在底部形成一个四周非均匀的小凸台，这小凸台会在装配时因预先轴向过盈而使垫圈产生非均匀变形，噪声升高，因此装配时必须设法消除小凸台的影响。