率统一起来，来表示声音响度的高低。

三. 噪声和振动
（2）噪声的测量 常用的噪声测量仪器：声级计、频谱分析仪和自动记录仪。
声级计：可单独测量声级，还可接入带通滤波器，对噪声进行频谱分
析仪。 频谱分析仪和自动记录仪：噪声通过一组倍频程带通滤波器，得到倍
频程噪声频谱，自动记录仪可自动记录声级和频谱图。
3. 封闭式
结构特点：其机座和端盖能阻止电机内外空气自由交换，但不要求
完全密封；可以防护来自任何方向的液体和异物进入电机内部。 适用电机：安装在多尘或露天 （但气候不异常）场合的电机。
封闭式电机

1.1 结构分类
4. 防爆式（隔爆式）
结构特点：其外形与封闭式电机类似，但其机座和端盖具有较

三. 噪声和振动
正常人耳刚能听到的声压是：2×10-5 Pa；
能使人耳产生疼痛感觉的声压是：20 Pa；
声压级：
p
p0
p Lp 20lg p0
—声压；
单位：分贝（dB）
—基准声压，取1000Hz时的声压，即2×10-5 Pa。

率为63~8000Hz的八个倍频程，它们所包括的频率范围如表9-1所示。

三. 噪声和振动
（1）噪声的物理量度 ④ 响度级
人耳对声音的感受，不仅和声压有关，而且也和频率
有关。对声压级相同但频率不同的声音，听起来是不一样 响的，频率高的比较响。所以，我们用响度级把声压和频
因为是开启式，所以适用于干燥、室内、外
部环境比较洁净的地方。
开启式电机

1.1 结构分类
2.防护式
结构特点：其机壳结构对电机内带电部分和转动部分有必要的 机械保护，以防止意外接触，但这种保护并不显著妨碍电机的通风。
分类：根据通风口防护结构的不同分为：
网罩式：用铁丝网或多孔金属薄板遮盖通风口，使直径大于15mm 的外物不能接触到电机的带电和转动部分；
电机设计
结构设计、噪声和振动
西北工业大学
目录
一. 电机的基本结构形式
1.1结构分类 1.2典型结构介绍
二. 结构设计的基本内容、原则和方法
三. 电机的噪声和振动源及抑制噪声的措 施简介

一. 电机的基本结构形式
影响电机总体结构的因素：
电机的类别、运行条件、原动机或被传动机械的种

二. 结构设计的基本内容、原则和方法
② 转子结构设计
转子铁心：如同步机确定磁极和磁轭的详细结构尺寸固紧方式； 如其它转子铁心，除具有轴向通风道时要确定相应的结构外， 其它与定子铁心情况相似； 转轴： 设计转轴各档部分尺寸，加工精度，形位公差，表面光洁度； 核算转轴的机械强度。 转子铁心与转轴组合：套轴式、支架式。决定转子铁心和转国的径向尺
类及传动方式、电机的容量与转速、冷却方式、防护型
式、轴承型式和数目、安装方式等。

1.1 结构分类
电机的总体结构可有不同的分类方法，下面简单介绍按通风冷却系
统、防护型式和安装结构型式来进行分类。
（一）按通风冷却系统分类
空冷：自冷、自扇冷、他扇冷、管道通风、自由循 环通风、封闭循环通风等；
电动机。
1）卧式凸极同步电机
基本特征：卧式、基座带底脚、 有两个端盖式轴承、单轴伸、自 扇冷通风系统。

（二）同步电机
2）立式凸极同步电机
主要用于水轮发电机，根据推力轴承的位置可分为：悬式和伞式。

（三）直流电机
基本特征：防护式、基座带底脚、有两个端盖轴承、单轴伸（根据需要也可制成 双轴伸）、自扇冷轴向抽风式通风系统。

二. 结构设计的基本内容、原则和方法
2.2 结构设计的原则
① 应保证电机在规定期限内能安全可靠地运行； ② 所有结构型式一般应符合有关国家标准规定，如防护型式、轴 承型式、中心高、外形尺寸、安装尺寸等；
③ 尽量使零部件符合“标准化、系列化、通用化”的要求；
④ 应具有良好的结构工艺性；
防滴式：防止垂直下落的液体或固体直接进入电机的内部；
防溅式：防止与垂直线的夹角成100°的范围内任何方向的液体或 固体进入电机内部。
适用电机：使用场所对电机无特殊要求的情况。

1.1 结构分类
防护式电机

1.1 结构分类
三. 噪声和振动
（1）噪声的物理量度
② 声强级和声功率级
声功率: 声源在单位时间内辐射出来的总声能；单位为W； 声 强 I: 在垂直于声波传播方向、单位时间内通过单位面积的声能。 单位为W/m2。 当声波为正弦波且按平面波形式传播时，声强和声压的关系：
p2 p2 I Z0 c Z0 —介质的特性阻抗
f 上 f下 2
倍频程：上下限两个频率值之比为 2:1的频带，即 21 3
1/3倍频程:将一个倍频程按 关系再分为三段频带，即
f上 f下 2
13
f中
f限频率的几何平均值，即 目前通用的十个倍频程的中心频率为31.5、63、125、250、500、1000、 2000、4000、8000、16000Hz。实际上，测量噪声时通常只需要使用中心频
⑤ 应考虑电机装拆和维修方便；
⑥ 适当注意外形美观。

二. 结构设计的基本内容、原则和方法
2.3 结构设计的方法
包括交流电机的结构设计和直流电机的结构设计。
（1）交流电机的结构设计
1、确定总体结构 2、确定定、转子的结构
① 定子结构设计的内容和方法
定子铁心：确定轴向和周向固紧方式，径向通风道元件的结构；采用扇 形片时，确定扇形片划分、鸽尾槽数目、尺寸、布型；大型还要确定铁心两端阶梯 部分的具体结构； 定子绕组：应先计算和作图求得端部尺寸；确定固定方式；作出定子的 分装草图。
1.1 结构分类
5. 防水式
结构特点：其机壳结构能阻止具有一定压力的水进入电机内部。
6. 水密式
结构特点：其浸没在水中时，机壳结构能阻止水进入电机内部。
7. 潜水（油）式
结构特点：在规定的水（油）压下，能长期在水（油）中运行。

1.1 结构分类
（三）按安装结构型式分类
4）机械加工量少，气隙均
匀度高，下线方便，拆卸容易。

（二）同步电机
1. 凸极同步电机
从结构上可分为卧式和立式两大类。卧式结构使用范围：大多数同步
电动机、调相机和用内燃机或冲击式、贯流式水轮机拖动的发电机；立 式结构使用范围：混流式和轴流式水轮机拖动的水轮发电机和少数同步
寸的关系；
作出转子草图。

二. 结构设计的基本内容、原则和方法
③ 端盖结构和尺寸
主要根据通风系统、绕组对地绝缘距离、轴承套结构及端盖的 刚度与强度等方面的要求确定。
④ 作出总装草图，同时布置风扇
校核各部件的相对位置，必要间隙是否适当，安装、外形尺寸 是否符合要求；制造装配拆卸维修是否方便，进行必要的修改，逐步 给出零件图，详细准确的总装配图，校核总装尺寸。

—传播声波的介质密度
c

—介质中的声速
三. 噪声和振动
声功率级：
LW 10lg
W W0
声强级：
LI 10 lg
I I0
W0 —基准声功率
I0 —基准声强

三. 噪声和振动
（1）噪声的物理量度
③ 噪声的频谱
正常人能听觉到的声音的频率范围一般为20~20000Hz。 噪声测量中最常用的是：倍频程和1/3倍频程

二. 结构设计的基本内容、原则和方法
2.1 结构设计的基本内容
① 确定电机的总体结构型式，包括防护型式、轴承型式和数目、 轴伸型式、安装方式、通风系统等。 ② 确定零部件的结构型式、材料、形状、尺寸、加工精度、形位公
差、表面粗糙度和技术要求等。
③ 确定某些零部件之间的机械连接方式、配合种类等。 ④ 核算零部件的机械性能。
（3）噪声和振动的标准

三. 噪声和振动
（1）噪声的物理量度 ① 声压级
物体产生机械振动时，振动在弹性介质（包括气体、液体和固体以及等离子 体）中以波的方式进行传播，这个弹性波就是声波。 声波是疏密波，随着发声体的振动，使周围空气 时而变密，时而变稀，并以波的形式向远处传播。空 气变密时，压力增高；变稀时，压力降低。因而，由 于声波的存在使空气压力产生迅速的起伏，气压的起 伏部分称为声压。声压可用来衡量声音的强弱。声压 以 p（有效值）表示，单位为Pa。
（一）感应电机
2. 防护式
基本特征：机座带底脚、有两个端盖轴承、单轴伸，采用两侧对称的径 向通风系统（一般为自通风，根据需要也可制成管通风），铁心中有通 风道。

（一）感应电机 3. 箱型结构
主要部件：外罩、底座、定子、转 子和轴承。 优点：1）零部件的通用性很高； 2）易实现标准化； 3）生产周期短、绝缘质量 提高；

二. 结构设计的基本内容、原则和方法
（2）直流电机的结构设计
直流电机与交流电机大体相似，只是电枢在转子上磁
极在定子上，且有换向极。

三. 噪声和振动
噪声是一种不同频率和不同强度无规律地组合在一起的声 音。 缺点：影响人们生活和工作；使物理装置和设备疲劳或失 效；干扰其他信号。 因而，必须采取一定的措施，将噪声减少到允许限度以内。
电机是一种噪声源。它的噪声水平是衡量质量标准的一项
重要指标，且在市场竞争中也是一个重要因素。

三. 噪声和振动
电机产生的三类噪声及其振动源分类
电机中产生的噪声
电磁噪声 气隙中各谐波磁场 引起的交变电磁力
空气动力噪声
机械噪声 例如轴承或电刷装 置等的机械摩擦
宽频带声 结构件 （如风扇等） 在气体中旋转
其他冷却介质：氢、水，且卫封闭循环系统