吸油烟机的异常噪声探讨分析

陈爱民

（佛山市顺德区美的洗涤电器制造有限公司，广东佛山 528322）

吸油烟机作为普通家庭厨房的一种电器，已成为人们生活中不可缺少的一部分。随着人们生活水平的不断提高以及对健康生活理念的认同，人们对吸油烟机的品质要求也越来越高。过去人们追求的是大风量，快速将烹饪产生的油烟排出厨房，减少油烟对人体健康的损害。如今在满足排烟的基础上，人们对吸油烟机运行产生的声音越来越关注，当产品噪声品质不良时，线上线下会经常收到较多相关投诉。本文结合作者在家电振动噪声领域的工作经验，对吸油烟机经常出现的典型异常噪声的类型、频率特征以及改善方法进行综合分析，以期为相关领域工作人员提供一定参考。

1 吸油烟机噪声的产生机理

吸油烟机的动力部件主要是风机系统，吸油烟机噪声主要是由风机运转产生的，主要包括风声、结构声和电磁声。风声是叶轮旋转切割周围气体产生的，根据频率特性不同分为离散噪声和涡流噪声。结构声是由电机振动传递至蜗壳、箱体产生的，一般体现为低频噪声。电磁声是由电机定转子间的气隙磁场作用于电机定转子结构产生的，电磁声的出现一般会伴随多个倍频频率峰值。

2 常见的吸油烟机异常噪声

一个风机系统匹配良好、结构设计合理的吸油烟机一般不会出现异常噪声。但往往由于某些产品设计细节考虑不全面，忽略了用户实际使用环境的要求，导致在实际环境使用过程中，往往会出现一些令人烦恼的声音，根据人们听觉的感受，分为以下几种典型类型[1]：

2.1 嗡嗡声

嗡嗡声是一种常见的异常噪声，其主要频率特征是100 Hz及其倍频，吸油烟机匹配单相异步交流电机时经常出现的典型噪声，这与电机振动密切相关。单相异步交流电机的正序磁场和逆序磁场相互作用是产生100 Hz 振动的主要原因[2]，一般情况下正逆序磁场的相互作用不会彻底消除，因此100 Hz 振动的存在也不可避免。

2.2 啸叫声

啸叫声通常有两种类型，一类是电磁啸叫声，其主要频率特征是900 Hz～2000 Hz，频谱上体现是多个单频峰值，且峰值比较突出。图1 是模拟实际厨房环境进行人工头采集吸油烟机噪声，其频谱图如图2 所示，可以发现在频谱图中存在两个较大的单频峰值噪声。另一类是气流啸叫声，其频率特征与风轮转速和风轮叶片数量有关。气流啸叫声频率可通过公式（1）计算：

图2 频谱图

其中：

n-风轮转速；

k1-风轮叶片数量。

2.3 轰鸣声

轰鸣声的主要频率特征可通过公式（2）进行计算：

其中

n-风轮转速；

k2-风轮轮毂开孔数量。

从公式（2）可以看出，轰鸣声频率特征与风轮转速、风轮轮毂开孔数量密切相关。例如某款吸油烟机的风轮轮毂开孔数量为4 孔，如图3 所示，当风机运转速度为1350 rpm 时，其轰鸣声频率为90 Hz，实际测试的噪声频谱如图4 所示，可以看出频谱中的90 Hz 峰值噪声正是轰鸣声。

图3 风轮轮毂开4 个孔

图4 噪声频谱图

3 吸油烟机异常噪声的改善方法

3.1 嗡嗡声的改善方法

常用的改善嗡嗡声的方法是提升电机隔振性能、提高电机支撑架的刚度、选用合适的风轮与电机进行匹配。电机与支撑架之间设置有减振垫，以减小电机振动传递至蜗壳和箱体的振动。目前产品上常用的电机减振垫有平垫和工字垫等类型，也有在工字垫基础上进一步优化隔振性能的特殊工字垫形态等[3]。一般而言，工字垫的隔振性能优于平垫。在实际问题验证过程中发现，电机支撑架的刚度不足更容易引起蜗壳部件的振动，当将支撑架的厚度由1.5 mm 增加至2 mm 时，电机传递至蜗壳的振动明显减小。风轮与电机匹配不良时，电机运行在其磁场圆度相对较差的工况，此时电机本身的振动会变大，因此选用合适的风轮对于改善嗡嗡声很关键。此外蜗壳结构模态设计应避开100 Hz 及其倍频频率，以免引起共振[4]。

3.2 啸叫声的改善方法

啸叫声主要来源于电磁谐波力和风声，可以通过提升气隙均匀度以及设计合理的风轮及蜗舌参数来改善。

3.2.1 提升气隙均匀度

如图5 所示，电机定转子间的气隙磁场是产生电机振动的力源，当电机制造工艺不良时，电机气隙产生偏心，气隙磁场均匀性变差，从而不平衡电磁力变大，同时会产生附件的电磁高频谐波成分，这些电磁力是产生啸叫声的源头，解决方法是提升定转子间的气隙均匀度。定义气隙均匀度为设计气隙减去偏心量后与设计气隙的比值，这样当气隙均匀度由40%提升到60%时，啸叫声峰值由57 dB(A)降低至45 dB(A)，听觉改善明显，如表1 所示。可以通过在生产制造环节增加工装等手段来提升气隙均匀度。

表1 不同气隙均匀度的啸叫声峰值

图5 气隙偏心

3.2.2 设计合理风轮及蜗舌参数

风轮参数设计不合理，会出现气流啸叫的声音。当出现气流啸叫声时，经常通过调整风轮的叶片数量和设计合理的风轮转速来避开啸叫声频率。此外，合理设计蜗舌参数也可以避免较大的气流啸叫声产生，比如蜗舌间隙、蜗舌半径等参数应适当，不宜过大或过小，必要的时候对蜗舌形状进行一定的优化，也可起到事半功倍的效果。

3.3 轰鸣声的改善方法

轰鸣声属于一种气动噪声，其主要与风轮风道的设计密切相关。根据2.3 节中公式（2）可知，通过改变风轮轮毂开孔的数量即可调整轰鸣声的频率特征，从而选择轰鸣声强度较弱的频率，风轮轮毂不同开孔数量如图6 所示。同时设计合理的风轮轮毂开孔形状和大小，如图7 所示，也会起到减弱轰鸣声强度的作用。另外，轰鸣声的强弱也与风道阻力大小有一定关系，实践证明，一个阻力损失严重的风道结构更容易引发轰鸣声，因此在设计风道时应尽量避免大的拐弯，防止局部损失过大。

图6 风轮轮毂不同开孔数量（左边开3 孔，右边开7 孔）

图7 风轮轮毂不同开孔形状和大小

4 结束语

噪声品质是吸油烟机产品优良的重要评价指标之一，吸油烟机噪声品质的改善是一项长期且需持续不断开展的任务。本文结合实际工作经验对吸油烟机存在的三类影响噪声品质的异常噪声进行了探讨分析，为进一步提升吸油烟机产品的品质质量以及优化用户的产品使用体验提供参考。