无刷电机电磁噪音振动的最主要原因分析和有效解决途径.pdfVIP

这个板块中关于噪音的问题非常多。在此我总结了1下，只从最常见发生机率最大也是刚刚

开始做无刷最容易忽视的情况做1个分析和有效解决方案，我看好多的噪音求助就属于我

下面要说的噪音种类了。先说这种情况下的原因，解决方案相信大家看完了就应该知道怎么

做了。

所有的电动机均呈现某种形式的齿槽效应。

齿槽效应越低电动机转动越平稳。

在电动机和电动机的铁芯结构中的磁体所产生的非均匀磁场形成了齿槽效应：当转子

中的磁体切割定子齿时产生磁力。当磁力从1个齿转到另外1个齿时，磁力帮助或阻止转动，

使转子有规律的加速或者减速。不均匀的磁拉力产生的齿槽效应。电动机转动不平稳会引起

速度脉动和转矩脉动、效率损耗、振动和噪音。速度脉动是指全过程内的速度变化或者速

度波动；而转矩脉动则描述了全过程内的转矩变化，槽中绕铜导线将增加这一效果。而从1

个齿到另外1个齿的不平衡拉力也在转子中产生了径向偏差，根据这一个产生的齿槽效应的

强弱，相应幅度的电磁振动和电磁噪音将随之出现。这种情况在无刷电机中表现最为明显。

根据这个基础在保证满足基本性能要求情况下，调整相关参数或气隙或磁钢磁场

强度或者其他，只要是减弱齿槽效应的就可以，相对来说已经做好的电机调气隙是最方便的，

直接降低了气隙磁密，这样可以解决或者削弱90%（这里不是说噪音的幅度是说电磁噪音

的种类）以上的电磁噪音，只不过需要牺牲其他方面的性能。具体调整矛盾的程度自己

把握控制。

至于为什么，因为不管是电枢结构或者是电磁参数不当或者材料共振频率或者其他原

因所形成的电磁振动噪音最终要表现于外时，必须得通过1个途径，那就是气隙。控制了气

隙也就可以直接影响电磁振动。这里要说明一下电磁振动是电磁噪音的声源，他们本为1

体，只不过因为其他相关原因表现出来的幅度不同而已。

这里我有点疑惑，这个相对于做过成熟的无刷设计者来说应该是众所周知了的问题

吧？为什么没人把它明白的说出来，这个论坛上我没见到人说，只看见到处的噪音求助和

讨论。

强磁无刷哦，比如我拿个例子来说，我以前做了个2.2kw的永磁无刷，磁钢是4mm厚，气

隙1.0,做出来的电机那个电磁噪音无法抑制，什么加厚磁轭，什么控制机座的共振频率，什

么改齿宽1系列减弱电机因齿槽效应的的方法来改都不行，照样噪音，后来把通过把转子外

径车小了，1步1步的做到了1.6气隙才噪音才变没了，好了，这个时候的电机性能拿去和

以前的1.0气隙的性能比却没降多少哦，知道为什么没？呵呵，原来是4mm的磁钢太厚了，

材料过剩浪费了，就是说设计方案好多都存在输出过剩，设计出来后电机性能比设计的性能

高的多哦，所以减了后并不降低多少的，这个样机我后来用了2.5mm的磁钢，气隙1.7mm，

绕组稍微补偿了点，结果是性能ok，空载电流才0.14A（原来的空载电流是现在的10倍)

负载电流也比原来的低，振动噪音全过。

重申：在这个论坛上叫喊噪音的做无刷电机的估计都是把气隙磁密取的过高来设计电机的，

而在强磁电机设计中要想取合适的电机磁密，就只能加大气隙来适应，所以在有些时候能用

粘接磁的地方就别用烧结磁了，浪费了。硬要用烧结磁的话就只要加大气隙，不然产生的振

动噪音就n难搞定。

当然有相关特殊要求的的电机不在此列。

小无刷电机或者其他常规电机的情况和大无刷电机的不一样的

电机由于在加工过程中所带来的误差造成感应电动势的不完全对称、永磁材料的不一致、电

源容量的限制、磁极极弧系数的限制、定子换向过程的影响、工作过程中电机参数的变化等，

都会带来转矩的波动。

无刷直流电机转矩脉动根据产生原因的不同可分为非理想反电势波形引起转矩脉动、齿槽转

矩脉动、换相转矩脉动等。

1、非理想反电势波形引起转矩脉动：谐波转矩脉动产生的原因由于无刷直流电机反电势不

是理想的梯形波，而控制系统仍是按理想的梯形波反电势给电机电枢绕组提供方波电流。此

类转矩脉动解决的办法有两个，一种解决方法是事先通过预测反电动势，采用合适的控制方

法寻找最佳的电流波形来消除转矩脉动。这种最佳电

流法能消除非理想反电势引起的转矩脉动，但事先要对反电势进行实时跟踪，且根据测得的

反电势快速计算最优电流也不易，可行性不是很好，不能从根本上解决问题。另一种方法是

通过对电机本体定子绕组、气隙齿槽的优化设计，使无刷电机的反电势趋向于理想的反电势

波形，从而达到减少电机转矩脉动的目的。

2、齿槽转矩脉动

齿槽转矩脉动是由于定子铁心槽齿的存在，使得永磁体与对应的电枢表面的气隙磁导