交流风机系统以其低成本和控制简单的优势，广泛的运用于中央空调产品，尤其是风管盘管机组和四面出风冷霸等室内机单元的主流配置。随着人们生活水平和生活品质的不断提升，对空调噪声舒适性要求也水涨船高。空调室内机安装在客厅或卧室与用户最直接交互，是用户噪声舒适性的最直接体验，噪声不仅影响到工作生活中人们的交流，长期工作生活在风机噪声中，也对人们的身心健康造成极大的伤害。因此，噪声污染一直是生产厂家着力解决的一个技术性问题。
风机盘管机组是空调系统最主要的噪声源，从用户感官角度噪声一般分为2种：风声和嗡嗡声。风叶叶形和风道优化技术的运用使得低风档下风声很小，即使高风档存在较大的风声，也是用户认为制冷制热性能较优的体现，可以接受。而低频嗡嗡声在交流风机系统比较常见，且时常会在风道和天花板中被放大，感官上非常扰人，严重影响用户噪声舒适性体验。笔者以风机盘管机组为对象，重点关注交流风机嗡嗡声，通过实验从交流异步电机激励力特性和交流风机动力学特性角度分析嗡嗡声的产生机制，并进行噪声优化设计和试验验证，降低抑制噪声，对保护用户的身心健康，满足企业生产要求，具有重要的意义。
1 交流风机嗡嗡声频谱分析
某出口风管内机采用交流风机系统，交流风机系统主要由交流异步电机和双层离心风叶组成，供电电源频率60Hz，风机低风档运行时，转速为827rpm，转频约为14Hz，风机系统产生明显的嗡嗡声，非常扰人，其噪声频谱噪声总值和噪声音质是空调产品噪声舒适性的主要控制指标。工程中，常用噪声幅值与噪声总值之间的差异简单评估噪声音质，若两者之差大于10 dB（A）感官上噪声音质较好。笔者考查的风机盘管机组嗡嗡声噪声频谱图（见图1）显示，最大噪声峰值频率为134 Hz，对应幅值66.4dB（A），与噪声总值仅相差4 dB（A），故该嗡嗡声音质较差。因此，改善134 Hz频率下噪声峰值，能够有效提高噪声音质。交流风机结构相对简单，低频噪声主要有交流异步电机本身辐射噪声和电机激励下风机发生强迫振动或共振辐射噪声。因此，进行交流异步电机激励特性和风机动力学特性分析，有利于快速而有效地解决交流风机噪声问题。
2.1 交流异步电机固有激励力
交流异步电机由于其结构特性和电源不对称性，在运行过程中会产生径向脉动磁拉力，该径向激励对应频率为2倍电源频率（即为2 fc）；交流异步电机定转子气隙分布不均匀，气隙静偏心不可避免。气隙静偏心情况下，通过气隙最小点的旋转磁场频率为电源频率/极对数（即转频），而不平衡磁拉力变化频率为2倍极对数，故气隙静偏心导致的激励力频率为两者之积，也等于2倍电源频率；由于定转子旋转公转运动，气隙动偏心情况下，交流电机会产生2倍电源频率±转频的径向和切向激励力。综上所述，交流异步电机不可避免的存在2倍电源频率的径向和切向激励力，以及2倍电源频率±转频的径向和切向激励力。
2.2 交流异步电机制造缺陷致激励力
由于生产工艺限制，交流异步电机在制造过程中，总会存在部分缺陷。工程实践表明，交流异步电机定子绕组存在缺陷时，会产生2倍电源频率的低频径向和切向激励力；转子系统存在静偏心时，也会产生2倍电源频率的低频径向和切向激励力。综上所述，交流异步电机若存在制造缺陷，也会导致2倍电源频率的径向和切向激励力。
3 交流风机动力学特性
为了避免交流风机系统发生共振，而产生较大的辐射噪声,交流风机系统动力学特性设计必须尽可能避开交流异步电机激励力对应频率，防止交流风机共振以及异常噪声的发生。基于上述考虑，笔者利用锤击法对存在嗡嗡声的风管盘管机组 风 机 系 统 进 行 FRF（ Frequency ResponseFunction，频率响应函数）测试，分析其动力学特性，进行交流风机系统共振判别。
3.1 风叶FRF测试
鉴于上述交流风机系统嗡嗡声频谱特性和交流异步电机激励力频谱特性，重点关注2倍电源频率（即120Hz）附近的双层离心风叶单体模态。将风叶用弹性橡胶带悬挂，进行风叶单体自由状态下FRF测试。根据风叶CAE模态分析相关振型，选择风叶圆周上任意相差90度的两点（T1和T2）为敲击点，沿风叶单体3个方向敲击（即T1点的半径方向，T2点的半径方向，T1点的轴向），尽可能激起风叶整体弹性模态。
4 交流风机噪声优化设计
通过以上嗡嗡声机制分析、交流异步电机和交流风机特性分析，该风机盘管机组嗡嗡声主要由于交流异步电机存在较大动偏心使交流风机发生强迫振动所致。此类振动和噪声问题的处理，主要通过振动源电机的改善和电机至风叶振动传递路径的改善实现。笔者分别采用交流异步电机转子配重改善和减振风叶方案进行振动和噪声试验，2个方案均能够有效降低2倍电源频率±转频下的嗡嗡声。交流异步电机转子配重改善（即增加或减少转子的配重质量），使其不平衡量控制在较小值15g.mm，改善其动偏心，试验结果显示交流异步电机2倍电源频率±转频下的振动显著减小，相应嗡嗡声消失，交流风机噪声改善前后噪声频谱
结论
根据交流风机嗡嗡声的频谱特性，基于交流异步电机激励特性和交流风机动力学特性2个方面，分析了交流风机嗡嗡声的产生机制，并根据其机制进行了相应改善，试验结果表明所采取的改善措施能够有效消除该交流风机嗡嗡声。主要结论如下：
（1）交流异步电机主要激励力集中在2倍电源频率和2倍电源频率±转频下，易导致交流风机相应频率下的嗡嗡声，噪声音质较差。
（2）交流风机的低噪声化设计，风叶和交流风机的动力学特性应避开2倍电源频率附近的模态存在，这可作为设计检验标准，防止交流风机不良设计导致共振的发生。
（3）交流异步电机本身制造和装配精度的控制，能够有效减小2倍电源频率下的径向和切向激励力。如电机转子不平衡量改善，能够有效减小动偏心，交流异步电机2倍电源频率±转频下的振动显著减小，消除低频嗡嗡声。
