低噪声、低振动变频电动机

    磨床、自动车床等机床，由于加工精度上的原因要求低振动。近年来电动机的调速多使用逆变器。另外通常从公害和改善工作环境等方面要求电动机低噪声。因此，作为系列化了的产品，同标准电动机相比多数是解决了低噪声、低振动问题。这种专用电动机用变频器传动时，其噪声、振动同标准电动机的比较如图9-11、图9-12所示。

    图9-11    标准电动机与逆变器专用电动机的噪声比较

    （全封闭外扇式，3.7kW、4极）

    图9-12    标准电动机与逆变器专用电动机的振动比较

    （全封闭外扇式，3.7kW，4极）

   a)加速度b）振幅

    如前所述，变频器传动时噪声、振动变大，除高速区的风音，其原因是由于逆变器输出中含有谐波。振动时，振幅变大是由于以旋转体为主体的机械不平衡和较低次的脉动转矩引起的。加速度变大则多半是由于高次的谐波产生的电磁脉动引起的。特别是电动机气隙的不平衡和转子的谐振是振动增大的原因，也是电磁噪声增大的原因。另外，与风扇罩等电动机零件的谐振也能产生电磁噪声。其大小随电磁脉动的增大而增大。因此，作为降低振动与电磁噪声的对策，可以考虑以下几点。

   1)减小气隙不平衡；

   2)使各部件的固有频率与电磁脉动的分量错开；

   3)减小电磁脉动的大小。

    其中2），如果使用频率的区域广则实现困难。1）和3）比较容易处理。气隙不平衡（偏心）引起的不平衡电磁脉动△F0可用下式给出。

式中  kε-比例常数；

    δ0-平均气隙宽；

   p-极对数；

    ω1-角频率；

    ε-偏心量。

    由此式可以看出，使偏心量减小，平均气隙宽增大，则不平衡电磁脉动变小。这个问题可以用提高加工准确度来解决，即提高定子铁心内径与轴承架的轴承嵌合面的同心度，减小转子外径的偏差等。图9-13、图9-14示出气隙不平衡大和小时的比较例。由于电磁脉动与磁通密度的二次方成比例，所以减小电磁脉动可以采用减小磁通密度的办法。以上是在电动机方面的减小对策。对于PWM型逆变器，开关频率引起的谐振有时也成问题。利用使这种开关频率从谐振点偏离的方法，可实现低噪声化。根据逆变器机种，此开关频率是不同的，所以使用逆变器专用电动机时需要十分注意。

    图9-13    气隙不平衡引起的噪声比较

    图9-14    气隙不平衡引起的振动加速度比较