1.本发明涉及噪声控制领域，特别地，涉及一种电机噪声控制方法、装置和电机及电器设备。


背景技术：

2.电机在运转过程中往往会出现电磁噪声问题，低频段的噪声问题往往穿透力强，一般难以控制。如异步电机旋转过程中电机转子实际转速比同步旋转磁场落后，转子转动通过磁密度大的地方，定、转子会受一个频率为ksf0(其中k为力波阶数，s为转差率，f0为国家电网频率)的力波作用，一般情况下ksf0相对往外辐射效率低。但当转差率较小时，该力波会类似其它谐波，时域上分布在kf0两边叠加作用产生附加转矩，这样会产生较大幅值的力波并往外辐射。此力波作用会更加激烈从而产生电磁噪声。现有噪声控制方法是产生特定频率的声波来对噪声进行消除，但是电机运转过程中并不是所有的低频频率都会产生噪声。如果对所有频率进行消除，耗时长、效率低下，成本较高。


技术实现要素：

3.为了克服现有技术的不足，本发明提供一种电机噪声控制方法、装置和电机及电器设备，以解决现有电机消除噪声过程中针对固有频率导致的非偶然噪声问题的耗时长，效率低下，成本较高问题。
4.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
5.第一方面，
6.一种电机噪声控制方法，包括以下步骤：
7.获取电机运转过程中噪声的噪声频谱，所述噪声频谱包括各阶次频率峰值；
8.根据所述噪声频谱得到各阶次频率峰值对应的声压级与噪声总值的差值；
9.根据所述差值判断是否需要消除所述噪声；
10.当需要消除所述噪声时，向频率发生装置发送控制信号，以便所述频率发生装置产生与所述各阶次频率峰值干涉相消的声频脉冲。
11.进一步地，所述获取电机运转过程中噪声的噪声频谱包括：
12.获取电机运转过程中噪声的音频数据；
13.将所述音频数据做fft处理得到噪声频谱。
14.进一步地，所述根据所述噪声频谱得到各阶次频率峰值对应的声压级与噪声总值的差值包括：
15.根据所述噪声频谱获取各阶次频率峰值的幅值大小以及所有阶次噪声叠加的总幅值；
16.根据所述幅值计算得到各阶次频率峰值对应的各声压级分量，以及根据所述总幅值计算得到噪声总值，所述噪声总值为所有噪声对应的总声压级；
17.将所述各声压级分量分别与所述噪声总值作差得到各阶次频率峰值对应的声压
级与噪声总值的差值。
18.进一步地，所述根据所述差值判断是否需要消除所述噪声包括：
19.获取所有差值中最小的差值；
20.将所述最小的差值与预设值比较；
21.根据比较结果判断是否需要消除所述噪声。
22.进一步地，所述根据比较结果判断是否需要消除所述噪声包括：
23.当所述最小的差值大于所述预设值时，判断不需要消除所述噪声；
24.当所述最小的差值不大于所述预设值时，判断需要消除所述噪声。
25.进一步地，所述当需要消除所述噪声时，向频率发生装置发送控制信号还包括：
26.确定所述噪声频谱中各峰值频率对应的噪声类型，所述噪声类型包括非偶然噪声和偶然噪声；
27.向所述频率发生装置发送控制信号，以便所述频率发生装置产生一个与各阶次峰值频率幅值相同、相位相差180
°
的声频脉冲，所述各阶次峰值频率为与非偶然噪声对应的峰值频率。
28.进一步地，所述确定所述噪声频谱中各峰值频率对应的噪声类型包括：
29.获取所述噪声频谱对应周期内所述电机的电机参数，所述电机参数包括转速、电源频率、电机极对数和风叶片数；
30.根据所述电机参数按照非偶然噪声类型的频率峰值计算公式计算得到各阶次的计算峰值频率；
31.根据所述噪声频谱得到各实际峰值频率；
32.判断所述各阶次的计算峰值频率和各实际峰值频率的差值是否在非偶然噪声类型的预设范围内；
33.当在非偶然噪声类型的预设范围内时，所述实际峰值频率对应为非偶然噪声；当不在非偶然噪声类型的预设范围内时，所述实际峰值频率对应为偶然噪声。
34.进一步地，还包括：
35.当向频率发生装置发送控制信号后，重新获取各阶次频率峰值对应的声压级与噪声总值的差值；
36.根据所述差值判断是否需要消除噪声；
37.若需要，则再次向频率发生装置发送控制信号；
38.重复上述步骤，直至不需要消除噪声。
39.第二方面，
40.一种电机噪声控制装置，包括：
41.频谱获取模块，用于获取电机运转过程中噪声的噪声频谱，所述噪声频谱包括各阶次频率峰值；
42.差值计算模块，用于根据所述噪声频谱得到各阶次频率峰值对应的声压级与噪声总值的差值；
43.判断模块，用于根据所述差值判断是否需要消除所述噪声；
44.信号发送模块，用于当需要消除所述噪声时，向频率发生装置发送控制信号，以便所述频率发生装置产生与所述各阶次频率峰值干涉相消的声频脉冲。
45.第三方面，
46.一种电机，包括：
47.设置在电机内的频率发生装置；以及，
48.如上述技术方案所述的装置。
49.第四方面，
50.一种电器设备，包括如上述技术方案所述的电机。
51.本技术采用以上技术方案，至少具备以下有益效果：
52.本技术技术方案提供一种电机噪声控制方法、装置和电机及电器设备，在获取到电机运转过程中噪声的噪声频谱后，根据噪声频谱得到各阶次频率峰值对应的声压级与噪声总值的差值；然后根据差值判断是否需要消除噪声；如果需要则向频率发生装置发送控制信号。本技术通过各阶次频率峰值对应的声压级与噪声总值的差值判断是否消除噪声，进而通过频率发生装置发送声频脉冲以消除噪音问题，根据差值判断各阶次频率峰值是否会产生噪声；这样对于不会构成噪声的峰值频率不进行消除；既能保证能够消除噪声，又能降低消除噪声的成本。
附图说明
53.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
54.图1是本发明实施例提供的一种电机噪声控制方法流程图；
55.图2是本发明实施例提供的一种噪音频谱示意图；
56.图3是本发明实施例提供的一种声压级差值与声压级增量关系图；
57.图4是本发明实施例提供的一种异步电机噪声具体控制方法流程图；
58.图5是本发明实施例提供的一种电机噪声控制装置结构示意图；
59.图6是本发明实施例提供的一种电机结构示意图。
具体实施方式
60.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和实施例对本发明的技术方案进行详细的描述说明。显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本技术所保护的范围。
61.首先，需要说明的是，电机设计旋转机械，当旋转机械处于运动状态是，其本身或与之关联的结构会产一定幅值的噪声信号，当转速上升或下降时，幅值也会相应的变化。一般从噪声信号的测试结果看，噪声信号明显处(峰值)所对应的频率总是转速或转速的倍数，这种倍数的关系即是阶次，即阶次都是正整数。噪声中的各个峰值频率又被称为各阶次峰值频率。
62.参照图1，本发明实施例提供了一种电机噪声控制方法，包括以下步骤：
63.获取电机运转过程中噪声的噪声频谱，噪声频谱包括各阶次频率峰值；
64.根据噪声频谱得到各阶次频率峰值对应的声压级与噪声总值的差值；
65.根据差值判断是否需要消除噪声；
66.当需要消除噪声时，向频率发生装置发送控制信号，以便频率发生装置产生与各阶次频率峰值干涉相消的声频脉冲。
67.本发明实施例提供的一种电机噪声控制方法，在获取到电机运转过程中噪声的噪声频谱后，根据噪声频谱得到各阶次频率峰值对应的声压级与噪声总值的差值；然后根据差值判断是否需要消除噪声；如果需要则向频率发生装置发送控制信号。本技术通过各阶次频率峰值对应的声压级与噪声总值的差值判断是否消除噪声，进而通过频率发生装置发送声频脉冲以消除噪音问题，根据差值判断各阶次频率峰值是否会产生噪声；这样对于不会构成噪声的峰值频率不进行消除；既能保证能够消除噪声，又能降低消除噪声的成本。
68.作为对上述实施例的一种补充说明，获取电机运转过程中噪声的噪声频谱包括：
69.获取电机运转过程中噪声的音频数据；
70.将音频数据做fft处理得到噪声频谱。fft是一种dft的高效算法，称为快速傅立叶变换(fast fourier transform)。傅里叶变换是时域一频域变换分析中最基本的方法之一。在数字处理领域应用的离散傅里叶变换(dft：discrete fourier transform)是许多数字信号处理方法的基础。因此，根据音频数据得到噪声频谱的具体步骤在此不再详述。
71.可选地，根据噪声频谱得到各阶次频率峰值对应的声压级与噪声总值的差值包括：
72.根据噪声频谱获取各阶次频率峰值的幅值大小以及所有阶次噪声叠加的总幅值；根据幅值计算得到各阶次频率峰值对应的各声压级分量，以及根据总幅值计算得到噪声总值，噪声总值为所有噪声对应的总声压级；将各声压级分量分别与噪声总值作差得到各阶次频率峰值对应的声压级与噪声总值的差值。需要说明的是，声音的测量最常用的物理量是声压，但描述声压的大小通常用声压级(sound pressure level,spl)。人耳可听的声压范围为2
×
10
‑
5～20pa，对应的声压级范围为0～120db，因此引入声压级概念易于描述线性变化较大的声压。
73.人的大脑对声压幅值波动没有响应，但对动态声压的均方根值(rms)有响应，平均响应的时间间隔约为35ms。时间t的声压的均方根值计算如下：
[0074][0075]
式中，p
var
为声压瞬时幅值；为动态声压均方根值；t为时间周期。
[0076]
人耳听觉系统也近似是对数尺度，因此，引入了以db形式定义的声压级。
[0077][0078]
式中，p
ref
为1000hz处人耳可听的最小声压幅值20upa。根据电机运转过程中产生的噪声音频数据，经fft变换处理，得到噪声频谱。由于电机的特点，噪声频谱显示产生多个峰值频率。如图2所示，提供一种噪声频谱的示意图，滑差噪声是由于电机运转过程中，kf0
(电源倍频)附近产生两个较大的峰值频率，如图2中峰值频率5为电源倍频，峰值频率4、6为明显滑差噪声特点。该峰值频率将产生明显噪声问题。
[0079]
作为本发明实施例一种可选的实现方式，根据差值判断是否需要消除噪声包括：获取所有差值中最小的差值；将最小的差值与预设值比较；根据比较结果判断是否需要消除噪声。
[0080]
当最小的差值大于预设值时，判断不需要消除噪声；当最小的差值不大于预设值时，判断需要消除噪声。
[0081]
噪声频谱中所涉及到的各峰值频率，先遴选出差值最小值，与设定的阈值对比。即各声压级分量与噪声总值之差δdb1,δdb2,...δdbn，根据声压级差值与声压级增量的关系可知各阶次频率峰值对噪声总值的贡献程度。选取最小差值δdbmin＝{δdb1,δdb2,...δdbn}，该频率对噪声总值贡献度最大，设定噪声阈值a，若δdbmin≤a，则该频率分量对应的噪声声压级需要修正，若δdbmin＞a，则该频段周期内噪声不需要修正。
[0082]
其中，声压级差值与声压级增量的关系如图3所示，图3横轴表示两个声压级的差值，纵轴表示在较大声压级的基础上的db增量，根据声源声压级叠加原理，两个声源叠加时，二者相差0db时，合成之后大3db，当两个声压级相差15db以上时，数值小的声压级影响可以忽略。具体差值对应增量如表1所示。
[0083]
声压级差值/db增量/db声压级差值/db增量/db03.01110.3312.54120.2722.12130.2131.76140.1741.46150.1451.19160.1160.97170.0970.79180.0780.64190.0590.51200.04100.41210.03
[0084]
表1
[0085]
在电机实际工作过程中，采集到的音频数据可能既包括电机产生的非偶然噪声(非偶然噪声为电机共振产生的噪声，非偶然噪声具有可再现性)，也包括外界偶然产生的偶然噪声(例如采集过程中出现的人声，或非电机产生的声音)；然而在噪声频谱上无论哪种类型的噪声，都会出现峰值频率，实际上要消除的噪声只是电机的非偶然噪声，因此当需要消除噪声时，向频率发生装置发送控制信号还包括：
[0086]
确定噪声频谱中各峰值频率对应的噪声类型，噪声类型包括非偶然噪声和偶然噪声；向频率发生装置发送控制信号f
t消
，以便频率发生装置产生一个与各阶次峰值频率幅值相同、相位相差180
°
的声频脉冲，各阶次峰值频率为与非偶然噪声对应的峰值频率。频率发生装置起到传感
‑
作动功能，解析控制信号f
t消
，转换产生一个时域内声频脉冲，其幅频特性与产生噪声的声源二者大小相近，相位相差180
°
，使之与电机滑差噪声的噪声源叠加，最终
达成滑差噪声幅值削减的效果，噪声峰值频率得以降低。
[0087]
对于如何确定噪声频谱中各峰值频率对应的噪声类型，本发明实施例通过根据电机旋转过程中存在的非偶然噪声类型(如滑差噪声问题)有对应的计算峰值频率公式(异步电机和同步电机噪声类型基本相同(同步电机没有滑差噪声)，只是在计算公式上有所差别)，这些公式涉及电机参数(如滑差噪声峰值频率计算涉及转差率、电源频率；切向电磁噪声涉及电机极对数；风道噪声涉及风叶片数等)。由此而匹配频谱中的噪声峰值所对应的噪声类型，确定各阶次频率峰值对应的噪音类型；具体步骤包括：
[0088]
获取噪声频谱对应周期内电机的电机参数，电机参数包括转速、电源频率、电机极对数和风叶片数；根据电机参数按照非偶然噪声类型的频率峰值计算公式计算得到各阶次的计算峰值频率；根据噪声频谱得到各实际峰值频率；判断各阶次的计算峰值频率和各实际峰值频率的差值是否在非偶然噪声类型的预设范围内；当在非偶然噪声类型的预设范围内时，实际峰值频率对应为非偶然噪声；当不在非偶然噪声类型的预设范围内时，实际峰值频率对应为偶然噪声。
[0089]
示例性的，匹配求得当前电机运转过程中可能产生的非偶然噪声类型的各峰值频率f1，f2，f3...。从低到高计算fn＝ft
‑
fp，fp＝{f1，f2，f3...}。设定判断噪声类型的最小频率差值δf，若
‑
δf≤fn≤δf，从而确定电机的噪声问题类型。ft指的是根据输入的电机参数计算出的各类型噪声的各阶次的计算峰值频率(公式计算值)，此处旨在表达计算值与实际值之间的匹配关系的确定。(频谱峰值频率由噪声频谱上直接获得，计算值根据旋转机械产生的噪声频率的特点计算得到)。
[0090]
作为本发明实施例一种可选的实现方式，当向频率发生装置发送控制信号后，重新获取各阶次频率峰值对应的声压级与噪声总值的差值；根据差值判断是否需要消除噪声；若需要，则再次向频率发生装置发送控制信号；重复上述步骤，直至不需要消除噪声。
[0091]
具体地，频率发生装置根据控制信号f
t消
产生的次级源与电机噪声源产生消音效果后，再次采集电机噪声频谱，再对各阶次频率峰值及其对应噪声差值进行采集，若其对应的δdbmin＞a，则说明噪声问题消除。若δdbmin≤a，则说明噪声问题未消除，则循环上述过程，重新计算控制信号f
消2
，频率发生装置再次产生一个次级源，直到满足δdbmin≥a，则可认为噪声问题消除。流程图如图4所示。
[0092]
本发明实施例针对电机运转时产生的噪声特点，基于噪声频谱数据，通过噪声控制算法，实现检测噪声类型、阶数。通过产生时域内的声频脉冲。依据声压级叠加原理针对电机噪声进行有效控制，以达到消除噪声问题、提高舒适性的目的。
[0093]
一个实施例中，本发明还提供一种电机噪声控制装置，如图5所示，包括：
[0094]
频谱获取模块51，用于获取电机运转过程中噪声的噪声频谱，噪声频谱包括各阶次频率峰值；具体地，频谱获取模块51获取电机运转过程中噪声的音频数据；将音频数据做fft处理得到噪声频谱。
[0095]
差值计算模块52，用于根据噪声频谱得到各阶次频率峰值对应的声压级与噪声总值的差值；具体地，差值计算模块52根据噪声频谱获取各阶次频率峰值的幅值大小以及所有阶次噪声叠加的总幅值；根据幅值计算得到各阶次频率峰值对应的各声压级分量，以及根据总幅值计算得到噪声总值，噪声总值为所有噪声对应的总声压级；将各声压级分量分别与噪声总值作差得到各阶次频率峰值对应的声压级与噪声总值的差值。
[0096]
判断模块53，用于根据差值判断是否需要消除噪声；具体地，判断模块53获取所有差值中最小的差值；将最小的差值与预设值比较；根据比较结果判断是否需要消除噪声。当最小的差值大于预设值时，判断不需要消除噪声；当最小的差值不大于预设值时，判断需要消除噪声。
[0097]
信号发送模块54，用于当需要消除噪声时，向频率发生装置发送控制信号，以便频率发生装置产生与各阶次频率峰值干涉相消的声频脉冲。具体地，信号发送模块54确确定噪声频谱中各阶次峰值频率对应的噪声类型，噪声类型包括非偶然噪声和偶然噪声；向频率发生装置发送控制信号，以便频率发生装置产生一个与各阶次峰值频率幅值相同、相位相差180
°
的声频脉冲，各阶次峰值频率为与非偶然噪声对应的峰值频率。
[0098]
其中，确定噪声频谱中各阶次峰值频率对应的噪声类型包括：获取噪声频谱对应周期内电机的电机参数，电机参数包括转速、电源频率、电机极对数和风叶片数；根据电机参数按照非偶然噪声类型的频率峰值计算公式计算得到各阶次的计算峰值频率；根据噪声频谱得到各阶次实际峰值频率；判断各阶次的计算峰值频率和各阶次实际峰值频率的差值是否在非偶然噪声类型的预设范围内；当在非偶然噪声类型的预设范围内时，实际峰值频率对应为非偶然噪声；当不在非偶然噪声类型的预设范围内时，实际峰值频率对应为偶然噪声。
[0099]
作为本发明实施例一种可选的实现方式，当向频率发生装置发送控制信号后，重新获取各阶次频率峰值对应的声压级与噪声总值的差值；根据差值判断是否需要消除噪声；若需要，则再次向频率发生装置发送控制信号；重复上述步骤，直至不需要消除噪声。
[0100]
本发明实施例提供的一种电机噪声控制装置，频谱获取模块获取电机运转过程中噪声的噪声频谱；差值计算模块根据噪声频谱得到各阶次频率峰值对应的声压级与噪声总值的差值；判断模块根据差值判断是否需要消除噪声；当需要消除噪声时，信号发送模块向频率发生装置发送控制信号，以便频率发生装置产生一个与各阶次频率峰值幅值相同、相位相差180
°
的声频脉冲。本发明实施例提供的装置针对电机运转时产生的噪音特点，基于电机的噪声频谱数据，通过噪声控制算法，实现检测噪声类型、阶数。通过产生时域内的声频脉冲。依据声压级叠加原理针对电机噪音进行有效控制，以达到消除噪音问题、提高电机使用时的舒适性的目的。
[0101]
一个实施例中，本发明提供一种电机，如图6所示，包括：
[0102]
设置在电机60内的频率发生装置61；以及，
[0103]
如上述实施例提供的控制装置62。
[0104]
需要说明的是，虽然图6中控制装置62也设置在电机60内，但是在实际控制过程中，控制装置62可以设置在电机60内也可以设置电机60外。
[0105]
本发明实施例提供的控制装置能够获取电机运转过程中噪声的噪声频谱，然后根据噪声频谱得到各阶次频率峰值对应的声压级与噪声总值的差值；之后根据差值判断是否需要消除噪声；当需要消除噪声时，向频率发生装置发送控制信号，频率发生装置接收到控制信号后产生一个与各阶次频率峰值幅值相同、相位相差180
°
的声频脉冲。本发明实施例提供的电机能够对运行过程中产生的噪声源形成消音效果。
[0106]
另一个实施例中，本发明提供一种电器设备，包括上述实施例提供的电机，包括如上述发明实施例中提供的电机。该电器设备的电机在运行过程中，能够消除发出的噪声，提
高电器设备使用的舒适性。
[0107]
可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。
[0108]
需要说明的是，在本技术的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。
[0109]
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本技术的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本技术的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
[0110]
应当理解，本技术的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。
[0111]
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
[0112]
此外，在本技术各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
[0113]
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
[0114]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0115]
尽管上面已经示出和描述了本技术的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本技术的限制，本领域的普通技术人员在本技术的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。