防爆１龟机（ＥＸＰＬＯＳＩＯＮ—ＰＲＯＯＦ

ＥＬＥＣＴＲＩＣ

ＭＡＣＨＩＮＥ）

２０ｌ

１年第２期

第４６卷（总第１５９期）

定、转子间齿谐波相互作用所产生的力波，就电磁

噪音而言，他是最关键的影响因素，尤其是在中小

型电机中，这些力波一般阶数小、幅值大，且频率

分布一般在人耳的敏感区。因此对它们的分析及

抑制是电机电磁噪声研究的主要方向，在变频电

机中，由于其供电电源的特殊性，其电磁力波的次

数和强度（即式中的第二部分）都会增加，因此电

机的电磁噪声也会比普通电源供电的电机大。

２变频器的输出特点

当今变频器大多是采用ＰＷＭ调制的形式进

行变频的。也就是说变频器输出的电压其实是一

系列的脉冲，脉冲的宽度和间隔均不相等。其大

小取决于调制波和载波的交点，也就是开关频率。

开关频率越高，一个周期内脉冲的个数就越多，电

流中的高次谐波成分就越少，电流波形的平滑性

也就越好，但是当开关频率过高时，也有其缺点，

即变频器功率模块的功损增加，温度升高，谐波电

流的频率也相应越高，电机定子的集肤效应加重，

电机损耗加大，输出功率减小，同时输出电压的变

化率ｄｖ／ｄｔ增大，对电动机绝缘影响较大，因此一

般变频器的开关频率在３．５ｋＨｚ一８ｋＨｚ的范围内

较为合适，这样既可以避免变频器与电机结构的

固有频率相接近所产生较大的振动及噪声，又可

以使开关频率的倍频超过入耳听觉反应较敏感的

范围，从而减小电机噪声的影响。

３

开关频率对变频电机噪声的影响

据文献［６］统计一般电机的噪声在较低的开

关频率范围内随开关频率的增加而迅速减小，当

开关频率大于２．５ｋＨｚ时，电机噪声随开关频率的

增大而减小的程度降低，在高频范围内电机的噪

声随开关频率的变化趋于平缓。在开关频率较低

的范围内，在某些开关频率处电机的噪声较大，这

是由于在这种情况下变频器的输出电流及电压中

低阶模态的高阶谐波分量以及开关频率及其倍频

与电机结构的某些模态的固有频率较为接近产生

较大的振动所致。

一般由ＧＴＲ等元件组成的变频器的开关频

率都在２．５ｋＨｚ附近，而ＩＧＢＴ变频器的开关频率

都较高，因而ＩＧＢＴ变频电机系统的噪声并不十

分突出。实际应用中应该注意较低开关频率变频

器的噪声问题。

４变频电机的电磁噪声的特点

ＰＷＭ逆变器以固定的开关频率工作，输出电

流中含有较大的谐波成分，理论和实践表明，幅值

大的谐波电流主要分布在一倍和两倍的ＰＷＭ开

关频率的频带范围内；而谐波电流引起的电磁噪

声也集中在这个频带附近，因此变频电机噪声与

开关频率有直接关系，另外变频电机的噪声还具

有以下特点

（１）由于变频器输出的较低的高次谐波分量

与转子固有频率的谐振，使转子固有频率附近的

噪音增大；

（２）由于变频器输出的高次谐波使铁心、机

壳、轴承座等的谐振在固有频率附近的噪音增大。

５

降低变频电机噪声的措施

过去的研究已经表明，一般情况下由变频器

供电的电机系统的噪声比工频供电时的噪声要高

出５ｄＢＡ一１５ｄＢＡ，这极大的影响了电机产品质量

和工作环境，因此在设计变频电机时，可考虑以下

几点来抑制噪声

（１）由于振幅与相应的力波成正比，振动又

是各频率分量的叠加，故可从电磁分析着手，降低

力波幅值，如选择合理的定、转子槽配合以降低低

阶空间谐波的大小。需要指出的是，为了限制电磁

噪声，不存在既适用于小容量电机，又适用于大容

量电机的选择槽配合的万能规则，因为小容量电机

和大容量电机定子铁心的共振特洼亦是不同的。

（２）选择合理的气隙磁密：由于径向力与气

隙磁密的平方成正比，声功率近似与振动的平方

成正比，所以降低气隙磁通的密度，亦可以有效降

低径向力波幅值及电磁噪声。

（３）选择合适的绕组节距：主要目的是设法

减少磁动势波形中的谐波含量。

（４）对于变频器，主要是抑制和减小变频器

输出电流及电压中的高次谐波以及使开关频率倍

频超出人耳听觉敏感的频率范围，前者可以采

用在变频器的输出端接人交流电抗器或采用能

够减少谐波分量新的控制方法，如随机ＰＷＭ方

法。后者可以通过采用较高开关频率的器件来

实现。在实际应用中，如果电机的（下转４２页）

３９

万方数据