小型电机振动分析及隔振方法研究

李候 梁建辉

摘 要：电机工作过程中的振动会对电机寿命、噪音等方面产生重要影响。据此，本文围绕着电机振动的危害、成因以及隔振方法展开了讨论，期望能够提高电机使用寿命、降低工作噪音，减少工作停机、停产的现象，推动工业产业的进步与发展。

关键词：噪音;隔振方法;小型电机

前言：

家电行业中的电机应用十分广泛，为了使电机设备更好地运行工作，我们需要不断地改进电机设备，提升产品可靠性和性能。电机振动是影响其使用寿命和综合性能的重要因素，由此，我们应该了解电机振动的危害、起因以及消除振动的方法。

一、小型电机振动造成的影响分析

（一）对电机效率的影响

电机运行振动会引起能量的消耗，从而大大地降低了电机的工作效率，由此可见，我们应该尽力消除或者减弱电机工作时产生的振动。

（二）对电机配件的影响

电机振动会导致配件松动，比如导致电机端部位置上的绑线松动，这会加剧绕组间的摩擦，降低电阻的绝缘性，甚至还有可能发生绝缘击穿;再比如导致转子的磁极松动，磁极发生松动后，电机的转子和定子会很容易就产生碰撞，而这会严重地损伤电极的转子，使其断裂或者弯曲。

电机振动还会增加配件的磨损伤害，比如导致轴承磨损，引起磨损疲劳，大大地降低了轴承的使用寿命。

（三）振动产生的噪音影响

电机的振动也很容易带来噪音。在电机的工作运转过程中，产生振动的振源是电机转子在磁场力作用下高速旋转，产生振动噪音;同时由于电机常常会带有散热风叶，电机风叶高速旋转与空气摩擦产生振动引起噪音;电机转轴的轴承在运转过程中产生摩擦也会产生振动引起噪音。为了减弱或者消除噪音的影响，我们可以使用更加精准的仪器设备检测电机转子的动平衡，防止静不平衡产生离心力进而引发噪音;或者合理安排电机轴承的维修养护次数，避免轴承出现划痕、缺损等情况;另外还可以在电机上安装消声器以减弱或消除噪音。

二、小型电机产生振动的原因与隔振方法的分析

（一）小型电机的轴承产生的振动与隔振方法

不同种类的轴承对应不同功率的电机，一般情况下，滑动轴承通常在电机的功率比较大时使用，而滚动轴承多在电机的功率比较小时被使用。在此我们主要探讨滑动轴承和滚动轴承两种形式的轴承产生的振动以及隔振的方法。

首先是滑动轴承，引起滑动轴承振动的原因有油膜涡动和油膜振荡两种。多数情况下滑动轴承的油膜涡动具有突发性并且其是沿径向振动的，油膜涡动常发生在在一些功率比较大的柔性转子电机内，这类电机的轴颈线速度大且轴承小于负载，在电机长时间的持续工作后，轴承间的缝隙会扩大，而油膜会加厚，容易产生油膜的涡动。设计人员可以通过调节油膜的温度与粘度来降低或消除振动。与油膜涡动相类似，当油膜的动压不能保持平衡时，在电机的轴承内部就很容易发生油膜振荡。当系统和油膜涡动两者共振时会产生激励，此时的振动也会更加强烈，发生振荡。为消除油膜振荡，设计人员应该在设计时注重保持转子的平衡，工作人员也应该经常检查地脚螺丝，避免螺丝松动。

其次是滚动轴承，轴承的安装技术、轴承的润滑情况、轴承与其它配件的配合情况以及轴承的制造精确度等都是可能会引发滚动轴承振动的重要因素。为避免滚动轴承产生振动，负责安装轴承的工作人员应该注重安装方法的选择，目前比较常见的安装方法是热套法;还应该合理调配润滑脂的浓稠度，过稀和过稠都不利于轴承的保养，还会引起振动;还应该控制好轴承和转轴轴承挡以及与端盖之间的配合精度，应使用高精度的机器进行安装和调整;最后还应该借助更加先进和精确的设备仪器制造滚动体、套圈和轴承内圈等零件，以保障滚动体、套圈的椭圆度以及轴承内圈径向偏摆符合制造精度的要求，不会引起振动。

（二）小型电机的转子产生的振动与隔振方法

小型电机的转子产生的振动主要有两种类型：扭转振动与弯曲振动。

首先是小型电机的转子产生的扭转振动。转子的扭转振动会造成电机的累积疲劳，缩短电机的使用寿命并影响电机的正常使用，严重时甚至会造成安全事故，引起转子的扭转振动的主要原因是系统外界产生的扭矩骤变。隔绝转子的扭转振动的主要方法有设计人员在设计电机的转子结构时，利用更加先进的技术与设备提高轴系扭振的自然频率计算的精确性，以最大化地避开转子的倍频以及工作频率。

其次是小型电机的转子产生的弯曲振动。造成电机转子的弯曲振动的主要原因有转子的固有振动，防止转子的固有振动引起弯曲振动的方法有设计人员保证转子的临界转速不低于电机的额定转速的15%，并且还要合理地控制电机的工作转速和转子的临界转速，使两者保持足够大的差值;引起电子弯曲振动的原因还有电机工作时的电磁失衡以及转子的表面温度不均匀;此外，转子质量的不平衡也是一个引起弯曲振动的重要原因。在电机的工作过程中，有时电机的转子会发生动态的质量不平衡，有时会发生静态的质量不平衡，有时也会动态、静态不平衡同时发生。设计人员在设计电机结构时，要想最大化地消除转子的弯曲振动就要尽力消除转子的质量不平衡，为此，设计和生產人员需要在转子投入生产之前预先进行一个动静平衡的测试试验。

如下图所示，试重后的振动由矢量A代表，原始的振动由矢量B代表，这样试重后的响应就可以用矢量（A-B）表示。

那么计算消除原始的振动需要的较正量大小的公式为：

式中W代表较正量的大小，T代表试重的大小。此种测算较正量的方法可以称为单平面单测点平衡方法。

（三）小型电机的定子产生的振动与隔振方法

首先是电机的定子绕组产生的振动。当电机工作时，定子绕组的热胀冷缩力、转子的磁拉力以及漏磁通和电流之间的相互作用力等力，都会影响定子绕组并且能够引发绕组振动，并且在一般情况下，这三种力引起的绕组振动有倍频率振动和系统频率振动两种。设计人员在设计电机结构时，尤其应该注意由电磁力造成的定子绕组顶部与槽部两个部位的振动，可以借助在端部的轴向位置上安装刚性支架或者在槽部位置使用线棒加固等方法消除或者减弱电机的定子绕组产生的振动。

其次是小型电机的定子铁心产生的振动。小型电机的定子铁心产生的振动的主要类型有四边形、圆形和三角形。引起小型电机的定子铁心振动的主要原因是电磁力，如果在交变磁场通过电机的定子叠片铁心内部时，铁心的结构没有固定紧实，那么交变磁场产生的电磁力就会引发铁心沿轴向振动，这时如果不加以调整加固，就很有可能会产生断齿等恶劣的后果，所以我们十分有必要防止电机的定子铁心产生的振动。设计人员在设计电机结构时，可以借助螺杆或者压板加固电机的铁心结构来达到隔振的效果，但是使用这种方法也很有可能会损伤电机的铁心结构，因此设计人员还应该精确计算、合理地控制加固的压力以避免损伤。

三、结语

在电机的工作过程中，有很多因素会引起电机的振动，例如油膜的涡动和振荡、转子的弯曲扭转等，由此，我们应该更加严格地进行电机设备的设计、检查与维修，时时检查电机的轴承、定子、转子等结构，最大化地减弱或者消除振动带来的伤害。

参考文献：

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