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摘要：直流电机具有效率高、无励磁电流、可调速性高等特性，被广泛应用家电、汽车、电力系统中，但是在具体运行过程中，会产生很大的噪声，很大程度上限制了直流电机的应用和推广，但我国对直流电机噪声的产生原因与抑制方面的研究比较少。因此，本文通过查询相关文献，在分析直流电机噪声产生原因的基础上，对噪声抑制方法进行深入分析，希望对我国直流电机的发展有一定帮助。
关键词：直流电机；噪声；原因；抑制方式
引言：就直流电机而言，由于有换向器和电刷的存在，使其噪声的产生更加复杂，大大增加了直流电机在设计和生产中噪声抑制的难度。在新时期的背景下，电机的噪声已被列为衡量质量的一项重要指标，也是影响其在市场上竞争的主要因素。为使人们有一个安静的生活和工作环境，迫切需要抑制直流电机噪声的研究技术。
1直流电机噪声的产生原因
根据直流电机噪声产生原因的不同，大体上可分为三大类：电磁噪声、机械噪声、空气动力噪声。
1.1电磁噪声产生原因
直流电机电磁噪声产生的原因大体可以分为两个方面：
1.1.1直流电机磁场产生的电磁噪声。电磁力作用在定、转子间的气隙中，产生旋转力波或脉动力波，使定子产生振动而福射噪声。在磁场中既含有主磁通也含有大量的漏磁通，主磁通是电磁从N极出发，经过气隙到转子，然后再有另一个气隙回到S极，对直流电机的运行有非常重要作用。而漏磁通并不会经过转子，只是增加了磁极和定子磁轭的饱和度。直流电机主磁通中的气隙磁通对电机噪声产生影响，漏磁通对电机噪声不产生影响。在直流电机中，气隙不够均匀也是噪声产生的主要原因，严重时会损坏电机轴承，所谓气隙指的是静止的磁极和旋转的电枢之间存在的间隙，气隙的大小直接决定了磁通量的大小，如果气隙过大，漏磁量就会增加，从而降低直流电机工作效率，如果气隙过小，就容易发生定转子扫膛，因此在具体设计过程中，必须把气隙控制合理数值范围当中，通常情况下气隙为0.5～3mm为研究直流电机中电磁噪声产生的原因，就必须把气隙磁场的磁通作矢量分解，主要分为径向矢量和切向矢量两大类，其中径向矢量是导致直流电机中定子产生振动噪音主要原因，而切向矢量则是转子产生振动噪音的主要原因。但定子在固定不动的，具有其特有的振动频率，当径向电磁力波和电子特有频率相等时就会产生电机噪声。
1.1.2电机换向产生的电气噪声。研究表明，当直流电机在正常工作过程中，换向器和电刷相互配合运行，促使绕组当中电流按照一定规律进行变化，当换向器发生故障时，就会增加换向器和电刷之间的摩擦力，从而产生一定规模的火花，此类火花会产生较大频率的电气噪声，甚至损坏直流电机内部结构，从而降低在直流电机的使用寿命。
1.2机械噪声产生原因
机械噪声产生原因包括两个方面：
1.2.1定子噪声源主要集中在电机的轴承上，直流电机功率的不同，其选择的轴承也不尽相同，比如：较大功率电机使用的是滚珠轴承，而小型或者微型直流电机使用的是铜基或者铁基含油轴承，对寿命、稳定性、性能要求比较高的直流电机往往会选择液压动压轴承。
就滚珠轴承直流电机而言，在运行过程中电机的转子和滚珠同步转动，当随着电机的使用，滚珠、内圈、外圈难免会造成一定程度的磨损，就会在三者之间形成间隙，当其他杂物进入间隙以后，就会产生噪声。
而铜基或者铁基含油轴承的直流电机，由于有油脂的保护，在初期运行时，几乎没有任何噪声，但随着直流电机使用时间增加，油脂会发生蒸发或者脱油现象，加大了轴承和其他部件的摩擦力，电机运行噪声也会明显加剧。
液压动压轴承直流电机，在通过相应的液体润滑剂动压力形成的液体薄膜，把相互接触的部件分隔开，因此在刚开始运行中，并不会产生丝毫噪音，但在运行过程由于没有限制，在离心力的作用下，就会发生较大程度的偏移，导致直流电机发生失稳现象，就会出产生油膜震荡现象，从而产生机械噪音。
1.2.2直流电机转子噪声的原因有很多，包括：转子的加工尺寸和装配型号、铁芯的圆润度、转子运行的几何中心线和质量中心线是否吻合等。直流电机在具体运行过程中，轴承发生一定变形，或者两轴承之间接触位置出现磨损，也是在转子产生噪声的主要原因。
1.3空气动力噪声产生的原因
空气动力噪声是由空气流在空间移动过程中分子间相互碰撞作用或空气流碰撞固态介质而产生的噪声。直流电机产生噪声的主要原因是转子的高速旋转，带动直流电机中的空气做涡流运动，进而产生旋转脉动噪声，此噪声具有很强的指向性，通过大量研究表明，声辐射功率与气流速度的四次方成正比。电机中空气动力噪声的大小还与转子的几何形状、转子的表面粗糙度、转子偏心量以及电机的工作速度有关系。
2抑制直流电机噪声的方法
2.1电磁噪声的抑制方法
噪声是由一系列不同频率、不同强度的纯音无规律地组合在一起，是一类引起人烦躁、或音量过强而危害人体健康的声音。目前，我国很多工业产品一直难以走向国际市场的主要原因是噪声指标未达标，因此，在直流电机设计和制造过程中，既要综合考虑的直流电机的安全性、稳定性、长寿命、最优运行，也要融入健康、环保、以人为本发展理念。所以在直流电机电枢绕组设计时，在满足电机额定电压和电流需求的基础上，选择产生少量谐波的绕组方式，并确保直流电机槽极配合和力矩传递部位（诸如齿轮、花键或联轴节等）啮合的合理性，从根本上抑制直流电机噪声的产生， 提高直流电机磁路设计的合理性，着磁、励磁要分布均匀。针对于运行功率比较小的直流电机，为切实降低其运行过程中产生的噪声，就必须在换向器端子上连接氧化锌已达到吸收浪涌谐波效果。除此之外，也可以在直流电机定子外圆圈套无取向异性的金属屏蔽套，抑制和降低电机对整机电气设备的干扰。在检修安装时要加强对空气间隙的检测，必要时在轴系中心确定后，对定子也要进行必要的调整。对于某些电机由于转子轴承直接坐落在定子两侧的端盖上，可以直接调整定子来进行轴系找中，这样可有效地避免由于转子调整量过大引起的定、转子中心偏差。
2.2抑制机械噪声的方法
机械噪声和直流电机制造选择的材料、质量、装配工艺等有紧密的关系。因此要想抑制直流电机机械噪声，就必须确各个零件加工尺寸和安装精度都满足具体要求，比如：在直流电机定子轴承装配过程中，要确保轴承当中的内圈准确无误加入轴承当中，并禁止用坚硬的工敲击轴承。转子在动平衡确定过程中，要采用加重法和减重法相互结合的方式，以确保直流电机转子安装静、动平衡能切实符合要求。 就微型直流电机而言，要采用零轴隙的安装工艺和轴承缩孔技术相互结合的方式来最大程度上降低机械噪声的产生。
2.3抑制空气噪声的方法
在直流电机中，产生空气噪声的主要部位转子，因此，必须确保转子表面的光滑程度，如果采用具有铁芯的转子，当安装铆接完成以后，要进行相应的平整工作。同时也要确保转子安装的稳定性，严禁出现晃动现象。为了消除电机旋转时产生的噪声，常常在电机的两端井联一个电容器.利用电容器来吸收噪声。电容器必须尽可能地靠近噪声源，应直接安装在电机的接线柱上.使用金属电刷的电机所产生的噪声更大。对于这种电机，电容器抑制噪声的效果不理想。加大电容器的容量可以改变吸收噪声的效果。但又常带来了新的问题，即是在PWM控制时驱动信号的波形的前后沿会变钝。以便最大限度上降低直流电机运行时产生的空气噪声。同时，要确保电机气流风道的平缓性，在外接负载联机接中要采用滚动花直纹工艺，并采用吸音闷塞做隔离。
3结束语
综上所述，直流电机噪声产生的原因主要体现在三个方面：即直流电机中电磁的影响、零部件摩擦产生的机械噪音、转子高速旋转产生的涡流噪声，并从直流电机电枢绕组设计、绕组方式、直流电机制造选择的材料、质量、装配工艺、转子稳定性控制等多方面提出了相应的抑制方法。
参考文献
[1]刘检荣. 直流电机噪声的产生原因与抑制方法[J]. 电子世界，2013，16：78-79.
[2]曾杰明. 空調用永磁无刷直流电机噪声研究[J]. 日用电器，2016，04：53-56.
[3]光宣亮，吴文贤，李立. 浅析电流噪声的抑制[J]. 日用电器，2016，04：41-43.
作者简介：
张立科，男，本科，工程师；主要从事电机设计工作。
关键词：直流电机；噪声；原因；抑制方式
引言：就直流电机而言，由于有换向器和电刷的存在，使其噪声的产生更加复杂，大大增加了直流电机在设计和生产中噪声抑制的难度。在新时期的背景下，电机的噪声已被列为衡量质量的一项重要指标，也是影响其在市场上竞争的主要因素。为使人们有一个安静的生活和工作环境，迫切需要抑制直流电机噪声的研究技术。
1直流电机噪声的产生原因
根据直流电机噪声产生原因的不同，大体上可分为三大类：电磁噪声、机械噪声、空气动力噪声。
1.1电磁噪声产生原因
直流电机电磁噪声产生的原因大体可以分为两个方面：
1.1.1直流电机磁场产生的电磁噪声。电磁力作用在定、转子间的气隙中，产生旋转力波或脉动力波，使定子产生振动而福射噪声。在磁场中既含有主磁通也含有大量的漏磁通，主磁通是电磁从N极出发，经过气隙到转子，然后再有另一个气隙回到S极，对直流电机的运行有非常重要作用。而漏磁通并不会经过转子，只是增加了磁极和定子磁轭的饱和度。直流电机主磁通中的气隙磁通对电机噪声产生影响，漏磁通对电机噪声不产生影响。在直流电机中，气隙不够均匀也是噪声产生的主要原因，严重时会损坏电机轴承，所谓气隙指的是静止的磁极和旋转的电枢之间存在的间隙，气隙的大小直接决定了磁通量的大小，如果气隙过大，漏磁量就会增加，从而降低直流电机工作效率，如果气隙过小，就容易发生定转子扫膛，因此在具体设计过程中，必须把气隙控制合理数值范围当中，通常情况下气隙为0.5～3mm为研究直流电机中电磁噪声产生的原因，就必须把气隙磁场的磁通作矢量分解，主要分为径向矢量和切向矢量两大类，其中径向矢量是导致直流电机中定子产生振动噪音主要原因，而切向矢量则是转子产生振动噪音的主要原因。但定子在固定不动的，具有其特有的振动频率，当径向电磁力波和电子特有频率相等时就会产生电机噪声。
1.1.2电机换向产生的电气噪声。研究表明，当直流电机在正常工作过程中，换向器和电刷相互配合运行，促使绕组当中电流按照一定规律进行变化，当换向器发生故障时，就会增加换向器和电刷之间的摩擦力，从而产生一定规模的火花，此类火花会产生较大频率的电气噪声，甚至损坏直流电机内部结构，从而降低在直流电机的使用寿命。
1.2机械噪声产生原因
机械噪声产生原因包括两个方面：
1.2.1定子噪声源主要集中在电机的轴承上，直流电机功率的不同，其选择的轴承也不尽相同，比如：较大功率电机使用的是滚珠轴承，而小型或者微型直流电机使用的是铜基或者铁基含油轴承，对寿命、稳定性、性能要求比较高的直流电机往往会选择液压动压轴承。
就滚珠轴承直流电机而言，在运行过程中电机的转子和滚珠同步转动，当随着电机的使用，滚珠、内圈、外圈难免会造成一定程度的磨损，就会在三者之间形成间隙，当其他杂物进入间隙以后，就会产生噪声。
而铜基或者铁基含油轴承的直流电机，由于有油脂的保护，在初期运行时，几乎没有任何噪声，但随着直流电机使用时间增加，油脂会发生蒸发或者脱油现象，加大了轴承和其他部件的摩擦力，电机运行噪声也会明显加剧。
液压动压轴承直流电机，在通过相应的液体润滑剂动压力形成的液体薄膜，把相互接触的部件分隔开，因此在刚开始运行中，并不会产生丝毫噪音，但在运行过程由于没有限制，在离心力的作用下，就会发生较大程度的偏移，导致直流电机发生失稳现象，就会出产生油膜震荡现象，从而产生机械噪音。
1.2.2直流电机转子噪声的原因有很多，包括：转子的加工尺寸和装配型号、铁芯的圆润度、转子运行的几何中心线和质量中心线是否吻合等。直流电机在具体运行过程中，轴承发生一定变形，或者两轴承之间接触位置出现磨损，也是在转子产生噪声的主要原因。
1.3空气动力噪声产生的原因
空气动力噪声是由空气流在空间移动过程中分子间相互碰撞作用或空气流碰撞固态介质而产生的噪声。直流电机产生噪声的主要原因是转子的高速旋转，带动直流电机中的空气做涡流运动，进而产生旋转脉动噪声，此噪声具有很强的指向性，通过大量研究表明，声辐射功率与气流速度的四次方成正比。电机中空气动力噪声的大小还与转子的几何形状、转子的表面粗糙度、转子偏心量以及电机的工作速度有关系。
2抑制直流电机噪声的方法
2.1电磁噪声的抑制方法
噪声是由一系列不同频率、不同强度的纯音无规律地组合在一起，是一类引起人烦躁、或音量过强而危害人体健康的声音。目前，我国很多工业产品一直难以走向国际市场的主要原因是噪声指标未达标，因此，在直流电机设计和制造过程中，既要综合考虑的直流电机的安全性、稳定性、长寿命、最优运行，也要融入健康、环保、以人为本发展理念。所以在直流电机电枢绕组设计时，在满足电机额定电压和电流需求的基础上，选择产生少量谐波的绕组方式，并确保直流电机槽极配合和力矩传递部位（诸如齿轮、花键或联轴节等）啮合的合理性，从根本上抑制直流电机噪声的产生， 提高直流电机磁路设计的合理性，着磁、励磁要分布均匀。针对于运行功率比较小的直流电机，为切实降低其运行过程中产生的噪声，就必须在换向器端子上连接氧化锌已达到吸收浪涌谐波效果。除此之外，也可以在直流电机定子外圆圈套无取向异性的金属屏蔽套，抑制和降低电机对整机电气设备的干扰。在检修安装时要加强对空气间隙的检测，必要时在轴系中心确定后，对定子也要进行必要的调整。对于某些电机由于转子轴承直接坐落在定子两侧的端盖上，可以直接调整定子来进行轴系找中，这样可有效地避免由于转子调整量过大引起的定、转子中心偏差。
2.2抑制机械噪声的方法
机械噪声和直流电机制造选择的材料、质量、装配工艺等有紧密的关系。因此要想抑制直流电机机械噪声，就必须确各个零件加工尺寸和安装精度都满足具体要求，比如：在直流电机定子轴承装配过程中，要确保轴承当中的内圈准确无误加入轴承当中，并禁止用坚硬的工敲击轴承。转子在动平衡确定过程中，要采用加重法和减重法相互结合的方式，以确保直流电机转子安装静、动平衡能切实符合要求。 就微型直流电机而言，要采用零轴隙的安装工艺和轴承缩孔技术相互结合的方式来最大程度上降低机械噪声的产生。
2.3抑制空气噪声的方法
在直流电机中，产生空气噪声的主要部位转子，因此，必须确保转子表面的光滑程度，如果采用具有铁芯的转子，当安装铆接完成以后，要进行相应的平整工作。同时也要确保转子安装的稳定性，严禁出现晃动现象。为了消除电机旋转时产生的噪声，常常在电机的两端井联一个电容器.利用电容器来吸收噪声。电容器必须尽可能地靠近噪声源，应直接安装在电机的接线柱上.使用金属电刷的电机所产生的噪声更大。对于这种电机，电容器抑制噪声的效果不理想。加大电容器的容量可以改变吸收噪声的效果。但又常带来了新的问题，即是在PWM控制时驱动信号的波形的前后沿会变钝。以便最大限度上降低直流电机运行时产生的空气噪声。同时，要确保电机气流风道的平缓性，在外接负载联机接中要采用滚动花直纹工艺，并采用吸音闷塞做隔离。
3结束语
综上所述，直流电机噪声产生的原因主要体现在三个方面：即直流电机中电磁的影响、零部件摩擦产生的机械噪音、转子高速旋转产生的涡流噪声，并从直流电机电枢绕组设计、绕组方式、直流电机制造选择的材料、质量、装配工艺、转子稳定性控制等多方面提出了相应的抑制方法。
参考文献
[1]刘检荣. 直流电机噪声的产生原因与抑制方法[J]. 电子世界，2013，16：78-79.
[2]曾杰明. 空調用永磁无刷直流电机噪声研究[J]. 日用电器，2016，04：53-56.
[3]光宣亮，吴文贤，李立. 浅析电流噪声的抑制[J]. 日用电器，2016，04：41-43.
作者简介：
张立科，男，本科，工程师；主要从事电机设计工作。