電機振動
關注創建者：FHY_7061 創建時間：2016-12-18
電機振動的視頻教程
2024 R1 ANSYS Workbench 三相異步電機電磁力、振動噪聲仿真
此課程基于2024 R1 ANSYS Workbench平臺進行三相異步電機的電磁振動噪聲仿真課程，其Maxwell電磁力為集中力，通過課程回顧下三相異步電機的電磁噪聲問題，詳細講解電磁振動噪聲仿真過程，包括各部分仿真結果的導出及解讀等內容。希望通過此課程讓參加學習的使用者能快速掌握新版的2024 R1 Workbench進行三相異步電機的電磁振動噪聲仿真校核。 下面是課程的部分講義內容。
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2024 R1 ANSYS Workbench 永磁電機電磁力、振動噪聲仿真
此課程基于2024 R1 ANSYS Workbench平臺進行永磁電機的電磁振動噪聲仿真課程，其Maxwell電磁力為集中力，通過課程回顧下永磁電機的電磁噪聲問題，詳細講解電磁振動噪聲仿真過程，包括各部分仿真結果的導出及解讀等內容。
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永磁電機電磁振動噪聲
針對永磁電機電磁振動噪聲，通過Maxwell仿真手段去解決電磁噪聲，振動，諧響應分析，模態分析等工程問題，適合人群（工程人員，學術人員）
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電機振動的實例教程
但是，對于電動車來說，發動機被電機取代，發動機的缺失并沒有改善電動汽車的振動噪聲問題，電機高頻噪聲更加明顯；電機直接連接變速器形成一體化的動力總成，由此引發的振動噪聲性能也與傳統汽車不同；此外，在整車情況下應結合噪聲級評價指標以及心理學客觀評價參數對電機進行聲品質的研究。
目前，國內外對電動汽車驅動電機振動噪聲研究相對較少。本文從驅動電機對整車聲振特性影響研究、驅動電機振動噪聲激勵源的研究、基于磁固耦合的電機振動噪聲動態響應分析研究、電機振動噪聲控制優化研究、對電機噪聲傳播路徑控制的研究等五個方面闡述電動汽車驅動電機噪聲研究現狀。
2 驅動電機對整車振動噪聲的影響研究
研究驅動電機噪聲對整車噪聲的影響有利于確定電機振動噪聲的研究重點。2008年，蔡建江等對燃料電池轎車進行試驗，得出在超過某一車速下，驅動電機振動幅值變化和車內噪聲的頻率變化基本一致，且在高速工況下車內噪聲最主要頻率成分為電機轉速的基頻或諧頻。2012年，Humbert等提出電機的切向電磁力對變速器的振動特性產生影響，但缺少具體的分析。2014年相龍洋等人對新型純電動小車進行試驗，并對車內各部分進場噪聲信號進行偏相干分析】，得出電動汽車高速行駛時，電機噪聲為主要源頭。2015年方源等人對某集中驅動式電動車進行試驗研究，得出隨著車速的增加，相比于動力總成其他部分，電機端部的聲壓級波動較大，且電機高頻噪聲增大，對整車的聲品質產生主要影響。
展開 還有一種情況，就是有的聯動部分中心線在冷態時是重合一致的，但運行一段時間后由于轉子支點，基礎等變形，中心線又被破壞，因而產生振動。
典型案例：
a、循環水泵電機，運行中振動一直偏大，電機檢查無任何問題，空載也一切正常，水泵班認為電機運轉正常，最終檢查出電機找正中心差太多，水泵班從新進行找正后，電機振動消除。
b、鍋爐房引風機在更換皮帶輪后，電機試運行時產生振動同時電機三相電流增大，檢查所有電路和電器元件沒有問題最后發現皮帶輪不合格，更換后電機振動消除，同時電機的三相電流也恢復正常。
三、電機混合原因
1、電機振動往往是氣隙不勻，引起單邊電磁拉力，而單邊電磁拉力又使氣隙進一步增大，這種機電混合作用表現為電機振動。
2、電機軸向串動，由于轉子本身重力或安裝水平以及磁力中心不對，引起的電磁拉力，造成電機軸向串動，引起電機振動加大，嚴重情況下發生軸磨瓦根，使軸瓦溫度迅速升高。與電機相聯的齒輪、聯軸器有毛病。這種故障主要表現為齒輪咬合不良，輪齒磨損嚴重，對輪潤滑不良，聯軸器歪斜、錯位，齒式聯軸器齒形、齒距不對、間隙過大或磨損嚴重，都會造成一定的振動。
電機本身結構的缺陷和安裝的問題。這種故障主要表現為軸頸橢圓，轉軸彎曲，軸與軸瓦間間隙過大或過小，軸承座、基礎板、地基的某部分乃至整個電機安裝基礎的剛度不夠，電機與基礎板之間固定不牢，底腳螺栓松動，軸承座與基礎板之間松動等。而軸與軸瓦間間隙過大或過小不僅可以造成振動還可使軸瓦的潤滑和溫度產生異常。
展開 處理電機振動問題，可按以下步驟進行：
1）把電機和主機脫開，空試電機檢測振動值。
2）檢查電機底腳振動值，依據國標GB10068-2006，底腳板處的振動值不得大于軸承相應位置的25%，如超過此數值說明電機基礎不是剛性基礎。
3）如四個底腳只有一個或對角2個振動超標，松開地腳螺栓，振動就會合格，說明該底腳下墊得不實,地腳螺栓緊固后引起機座變形產生振動,把底腳墊實，重新找正對中，擰緊地腳螺栓。
4）把基礎上4個地腳螺栓全緊固，電機的振動值仍然超標，這時檢查軸伸上裝的聯軸器是否和軸肩靠平了，如不平，軸伸上多余的鍵產生的激振力會引起電機水平振動超標。這種情況振動值超得不會太多，往往和主機對接后振動值能下降，應說服用戶使用，。多余的鍵就不會額外增加激振力。如需處理，只需把多余的鍵截去多出長度的一般即可。
5）如電機空試振動不超標，帶上主機振動超標，有兩種原因：一種是找正偏差較大；另一種是主機的旋轉部件（轉子）的殘余不平衡量和電機轉子的殘余不平衡量所處相位重疊，對接后整個軸系在同一位置的殘余不平衡量大，所產生的激振動力大引起振動。這時，可以把聯軸器脫開，把兩個聯軸器中的任一個旋轉180℃，再對接試機，振動會下降。
6） 振動振速（烈度）不超標，振動加速度超標，只能更換軸承。
7）二極大功率電機的轉子由于剛性差，長時間不用轉子會變形，再轉時可能會振動，這是電機保管不善的原因，正常情況下，二極電機儲存期間。每隔15天要對電機盤車，每次盤車至少轉動8圈以上。
8）滑動軸承的電機振動和軸瓦的裝配質量有關，應檢查軸瓦是否有高點，軸瓦的進油是否夠、軸瓦緊力、軸瓦間隙、磁力中心線是否合適。
展開 軸與軸瓦間間隙過大或過小：不僅會造成振動，還會使軸瓦的潤滑和溫度產生異常。</p><p>9）. 電機拖動的負載傳導振動：如電機拖動的風機、水泵振動，引起電機振動。</p><p>10）. 電氣故障：交流電機定子接線錯誤、繞線型異步電動機轉子繞組短路，同步電機勵繞組匝間短路，同步電機勵磁線圈聯接錯誤，籠型異步電動機轉子斷條，轉子鐵心變形造成定、轉子氣隙不均。</p><p><strong style="background-color: rgb(253, 198, 32);">2、如何查找振動原因</strong></p><p>1）. 未停機前的檢查：</p><p>- 用測振表檢查各部振動情況，詳細測試振動數值。</p><p>- 檢查地腳螺絲和軸承端蓋螺絲是否松動，緊固后觀察振動是否減輕。</p><p>- 檢查電源三相電壓是否平衡，三相熔絲是否有燒斷現象。</p><p>- 觀察電流表指針是否擺動，檢查電機三相電流是否平衡。</p><p>2）. 停機后的檢查：</p><p>- 解開聯軸器，使電機與負載機械分離，單轉電機。</p><p>- 檢查電機本身是否振動，若不振動則振源可能是聯軸器或負載機械。</p><p>- 采取斷電法區分電氣原因和機械原因。</p><p><strong style="background-color: rgb(253, 198, 32);">3、處理電機振動的步驟</strong></p><p>1）. 空載測試電機：檢測振動值。</p><p>2）. 檢查電機底腳振動值：依據國標GB10068-2006，底腳板處的振動值不得大于軸承相應位置的25%。</p><p>3）. 檢查底腳墊實情況：松開地腳螺栓，振動合格說明底腳墊得不實。</p><p>4）. 檢查聯軸器安裝情況：軸伸上多余的鍵產生的激振力會引起電機水平振動超標。</p><p>5）.
展開 由于電機的電磁振動是電機電磁場和電機結構相互作用的結果，那么利用磁-固耦合振動理論來研究電機的電磁振動是尋找電機電磁振動產生機理以及解決電機電磁振動最有效的方法。由于電磁力是電機電磁振動的激勵源，其計算的精度決定了電機電磁振動的計算精度， 所以目前在電機電磁振動的研究中大多采用數值分析法來計算電機的電磁力。
ANSYS電機電磁-熱-結構振動-噪聲耦合分析應用
在電機結構振動噪聲計算分析中，主要包含以下幾個部分：
動力學分析
：包括模態分析，諧響應分析，轉子振動分析，轉子、定子、機座耦合振動分析，定子及底座振動分析，共振、臨界轉速分析，瞬態響應特性。
展開 
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精度相關
嚴禁簡化調平步驟：不校準水平直接固定會導致后期電機振動超標
二次復核不可省：緊固螺栓后水平度可能偏移，必和須再次檢測
熱效應考慮：設備運行發熱可能導致熱變形，高精度測試需考慮冷態和熱態下的精度變化
2. 操作安全
起重/吊裝作業遵守安全規程，設專人監護
調試時禁止跨越運行設備，出現異常立即停機斷電
高壓大功率電機試驗，做好絕緣防護和應急斷電措施
3.
電機測試過程中，底座主要承受電機自身重量、測試加載時的扭矩力、電機運行產生的振動沖擊力，這些力均需通過底座框架傳遞至地面，形成穩定的受力循環。框架操作高度過高，會導致底座上移，受力支點與的垂直距離大，此時若電機安裝偏心、加載力不均衡，易打破受力平衡，使底座一端因受力集中而向上翹起，小幅的受力偏差就會引發明顯的翹曲變形。
本文原刊登于Ansys.com：《Analyzing Noise, Vibration, and Harshness With Ansys Motor-CAD NVH Tuning》
作者： Shi-Uk Chung | Ansys 高級應用工程師
編輯整理：王楊 | Ansys 主任應用工程師
噪聲、振動和聲振粗糙度（NVH）是電機設計與性能的關鍵因素。過高的NVH會導致產品壽命縮短
有些電機試驗臺底座筋板稀疏、壁厚不足，面對電機運行扭矩和振動時，整體剛性不夠，容易出現共振、晃動。此外，T 型槽加工粗糙、尺寸不標準，會導致設備安裝對位困難、鎖緊不牢固，使用體驗大打折扣。還有部分產品防銹處理不到位，在潮濕、多油車間環境中很快生銹，不僅影響外觀，還會破壞臺面精度。
再比如，在電機測試中，它可以作為電機試驗臺，用來安裝和固定電機，進行振動、噪聲和性能測試。在大型落地鏜床中，它又變身為工作臺，支撐和固定那些龐大的工件。
比較后，在一些基礎性工作或工藝加工中，它也能派上用場。例如，可以作為基礎平臺，成為大型設備或工裝的底座，提供一個穩固的安裝平面，這種用途對精度的要求不高，但非常看重承載能力和穩定性。
試驗臺底座根據結構、用途和形狀，也可稱為T型槽平臺、鑄鐵平臺、試驗平臺、電機試驗平臺、振動試驗底座、地錨器平臺、工裝平臺或設備基座等。
試驗臺底座日常使用注意事項
試驗臺底座作為支撐各類測試設備和承載動態載荷的關鍵基礎構件，其穩定性和精度直接影響到試驗數據的準確性。
高精度試驗T型槽平臺：三坐標測量與光學檢測專用定點基準臺
在制造檢測領域，三坐標測量與光學檢測是保障產品尺寸精度的核心手段，而高精度試驗T型槽平臺作為專用定點基準臺，其精度穩定性與定點可靠性直接決定檢3個月前
三、電機耐久測試專用方案：高頻振動下的保障
1.抗振性能強化：平臺阻尼比≥0.25，振動傳遞率≤3%，可快衰減電機高頻振動，避免成為二次振動源；底部配備專用阻尼減振墊，隔離地面振動干擾，確保振動傳感器采集數據純凈。
2.熱穩定性設計：選用低熱膨脹系數材質（11-13×10??
新能源汽車試驗T型槽平臺：電池包碰撞與電機耐久測試專用方案
在新能源汽車研發與質檢領域，電池包碰撞測試與電機耐久測試是評估核心部件安全性與可靠性的關鍵環節。新能源汽車試驗T型槽平臺作為測試的核心基準載3個月前
三、電機耐久測試專用方案：高頻振動下的保障
1.抗振性能強化：平臺阻尼比≥0.25，振動傳遞率≤3%，可快衰減電機高頻振動，避免成為二次振動源；底部配備專用阻尼減振墊，隔離地面振動干擾，確保振動傳感器采集數據純凈。
2.熱穩定性設計：選用低熱膨脹系數材質（11-13×10??
電機NVH測試優化：鑄鐵平臺在噪聲振動測試中的基礎作用
在新能源汽車、工業電機、家電電機等領域，NVH（噪聲、振動與聲振粗糙度）功能是評估電機品質的核心指標，直接影響產品舒適性、可靠性與市場競爭力。電4個月前
平臺主體選用HT250強度灰鑄鐵或QT600球墨鑄鐵，經高溫時效+振動時效+自然時效三重處理，殘余應力去除率≥99%，搭配“箱型封閉框架+十字交叉加密筋板”設計，筋板厚度≥25mm，臺面厚度≥100mm，在電機振動載荷作用下，臺面撓度≤0.01mm/m，無塑性變形。穩定的基準面可避免電機安裝位置偏移，確保振動傳感器采集的信號真實反映電機本身振動特性，減少基準變形導致的測試誤差。
圖13電機殼體振動響應
通過對比無諧波注入工況與諧波注入工況的振動速度級云圖分布特征可直觀發現：注入諧波信號后，電機殼體表面的整體振動速度級幅值呈現顯著下降趨勢。
