電機(jī)噪聲的案例
純電動汽車電機(jī)噪聲測試與分析方法研究
[摘要]針對純電動汽車電機(jī)噪聲在整車上的聲學(xué)特征，介紹了在整車上測量電機(jī)噪聲的測點布置及測量工況，對測試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，識別并驗證電機(jī)噪聲成分。分析比較了不同測試工況下的電機(jī)階次噪聲，選取具有代表意義的急加速工況進(jìn)行電機(jī)噪聲分析，給出了電機(jī)階次噪聲的主客觀評價方法。文中介紹的電機(jī)噪聲測試和分析方法具有重要的工程應(yīng)用價值。
關(guān)鍵詞
：電動汽車、電機(jī)、噪聲
1 引言
由于能源危機(jī)和環(huán)境污染問題的日益突出,不少國家已經(jīng)公布了停售傳統(tǒng)燃油汽車的時間表，各大汽車廠商正在開發(fā)越來越多的電動汽車，消費(fèi)者在選購電動汽車時，對乘坐舒適性的要求也越來越高。電動汽車的電機(jī)噪聲是影響乘坐舒適性的關(guān)鍵性能指標(biāo)。相對于傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車，電動汽車電驅(qū)動系統(tǒng)具有轉(zhuǎn)速高、力矩波動大的特點，而其引發(fā)的振動和噪聲具有中高頻成份占比大的特點。由于缺少了發(fā)動機(jī)噪聲的掩蓋，電機(jī)噪聲尤為突出。
近年來，國內(nèi)外學(xué)者對電動汽車電機(jī)噪聲進(jìn)行了研究，文獻(xiàn)[1]研究了某電動車急加速過程中電機(jī)噪聲，文獻(xiàn)[2]研究了電動車勻速工況時車內(nèi)噪聲的聲品質(zhì)，文獻(xiàn)[3]采用電機(jī)轉(zhuǎn)速信號的諧波來合成掩蔽聲場，從而提高車內(nèi)噪聲的聲品質(zhì)。本文系統(tǒng)介紹了電動汽車電機(jī)噪聲的測試及分析方法。
2 電機(jī)噪聲的測試方法
2.1 測點布置
測點需要包含電機(jī)艙和乘員艙電機(jī)噪聲，電機(jī)總成支撐的振動以及傳動軸轉(zhuǎn)速，如圖1所示。
表1列出了各個測點的所測量的信號種類、位置及名稱。
1到6號麥克風(fēng)用來測量乘員艙的電機(jī)噪聲，為客觀反映人耳在車內(nèi)聽到的聲音，當(dāng)副駕駛和后排沒有乘客時，需要在座椅上增加人工頭用來模擬人的頭部，麥克風(fēng)分別布置在人工頭的左右兩側(cè)。
展開 噪聲基礎(chǔ)及電機(jī)噪聲的測量
H100~225電機(jī)，測試半徑1m，其余與以上相同，同樣可得聲功率級
Lw=Lp+10lg(2π*1^2)=Lp+10lg6.28=Lp+8
即電機(jī)的聲功率級比聲壓級大8dB。
H225及以上電機(jī)，采用平行六面體測試面，測點距離電機(jī)外表面（不含軸伸、接線盒等）1m，這樣測試面的面積就和電機(jī)的長L、寬M和
高 H有關(guān)。令a=0.5L+1，b=0.5M+1，c=H+1。那么平行六面體測試面面積計算公式為
S=4*(ab+bc+ca)*(a+b+c)/(a+b+c+2)
（注：這是標(biāo)準(zhǔn)要求的，我不明白為什么要乘上(a+b+c)/(a+b+c+2)這個系數(shù)，歡迎知道的讀者私信告知，謝謝?。? 這樣電機(jī)的聲功率級
Lw=Lp+10lgS
如前文表格可知，如果環(huán)境噪音較大，會影響電機(jī)噪聲的測量結(jié)果。通常認(rèn)為：如果環(huán)境噪聲低于電機(jī)噪聲10dB或更多，可不修正；如果環(huán)境噪聲小于電機(jī)噪聲4~10dB，應(yīng)根據(jù)前文表格修正；如果電機(jī)噪聲與環(huán)境噪聲的差值小于4dB，測量結(jié)果無效。
電機(jī)噪聲的限值
GB10069.3規(guī)定了電機(jī)噪聲限值，這是個強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)，是必須要執(zhí)行的。另外各種類型的電機(jī)還有各自的、更有針對性的要求，這里不再列出。只是有幾點需要說明：
噪聲限值是一般是針對空載噪聲的，電機(jī)帶載后的噪聲較難評價。當(dāng)型號相同的兩臺電機(jī)做對拖試驗時，不考慮負(fù)載電流的影響，根據(jù)噪聲的疊加原理，噪聲應(yīng)為一臺電機(jī)加3dB。
額定頻率50Hz的電機(jī)在接入60Hz電源時，因轉(zhuǎn)速增加，噪聲約增加3~5dB。
變頻器供電時由于電壓諧波較大，電磁噪聲顯著增加，且主要成分為高頻噪聲，較為刺耳。
展開 電動車驅(qū)動電機(jī)振動噪聲研究綜述
但是，對于電動車來說，發(fā)動機(jī)被電機(jī)取代，發(fā)動機(jī)的缺失并沒有改善電動汽車的振動噪聲問題，電機(jī)高頻噪聲更加明顯；電機(jī)直接連接變速器形成一體化的動力總成，由此引發(fā)的振動噪聲性能也與傳統(tǒng)汽車不同；此外，在整車情況下應(yīng)結(jié)合噪聲級評價指標(biāo)以及心理學(xué)客觀評價參數(shù)對電機(jī)進(jìn)行聲品質(zhì)的研究。
目前，國內(nèi)外對電動汽車驅(qū)動電機(jī)振動噪聲研究相對較少。本文從驅(qū)動電機(jī)對整車聲振特性影響研究、驅(qū)動電機(jī)振動噪聲激勵源的研究、基于磁固耦合的電機(jī)振動噪聲動態(tài)響應(yīng)分析研究、電機(jī)振動噪聲控制優(yōu)化研究、對電機(jī)噪聲傳播路徑控制的研究等五個方面闡述電動汽車驅(qū)動電機(jī)噪聲研究現(xiàn)狀。
2 驅(qū)動電機(jī)對整車振動噪聲的影響研究
研究驅(qū)動電機(jī)噪聲對整車噪聲的影響有利于確定電機(jī)振動噪聲的研究重點。2008年，蔡建江等對燃料電池轎車進(jìn)行試驗，得出在超過某一車速下，驅(qū)動電機(jī)振動幅值變化和車內(nèi)噪聲的頻率變化基本一致，且在高速工況下車內(nèi)噪聲最主要頻率成分為電機(jī)轉(zhuǎn)速的基頻或諧頻。2012年，Humbert等提出電機(jī)的切向電磁力對變速器的振動特性產(chǎn)生影響，但缺少具體的分析。2014年相龍洋等人對新型純電動小車進(jìn)行試驗，并對車內(nèi)各部分進(jìn)場噪聲信號進(jìn)行偏相干分析】，得出電動汽車高速行駛時，電機(jī)噪聲為主要源頭。2015年方源等人對某集中驅(qū)動式電動車進(jìn)行試驗研究，得出隨著車速的增加，相比于動力總成其他部分，電機(jī)端部的聲壓級波動較大，且電機(jī)高頻噪聲增大，對整車的聲品質(zhì)產(chǎn)生主要影響。
展開 整車電機(jī)振動噪聲：某混合動力汽車電機(jī)噪聲分析和降噪設(shè)計
以某開發(fā)過程中的混合動力轎車動力總成為研究對象，針對其開發(fā)過程中出現(xiàn)的電機(jī)高頻噪聲過大問題，采取正向設(shè)計方法進(jìn)行優(yōu)化，提升了該電機(jī)的NVH性能，其聲品質(zhì)有大幅提高。研究內(nèi)容對工程實際具有指導(dǎo)意義。
關(guān)鍵詞
：混合動力電動汽車；NVH；電機(jī)
0 引言
混合動力電動汽車與傳統(tǒng)汽車相比結(jié)構(gòu)差異較大．傳動系統(tǒng)及其運(yùn)行模式作了改變。致使整車的振動噪聲與傳統(tǒng)車相比具有新特點，傳動系統(tǒng)在不同模式下表現(xiàn)出不同的NVH問題【I‘]，使得振動噪聲的控制更為復(fù)雜。較低的背景噪聲使得原來傳統(tǒng)汽車中被掩蓋的噪聲凸顯出來，電機(jī)的高頻電磁噪聲會嚴(yán)重降低車內(nèi)噪聲的聲音品質(zhì)，同時降低乘坐舒適性。另外。電機(jī)的高扭矩和高轉(zhuǎn)速特性對齒輪系統(tǒng)的高頻嘯叫噪聲控制提出了新挑戰(zhàn)，電動汽車動力總成振動噪聲問題不單單是發(fā)動機(jī)和變速器的結(jié)構(gòu)噪聲和燃燒噪聲問題．傳動結(jié)構(gòu)的變化導(dǎo)致發(fā)動機(jī)、電機(jī)、齒輪系統(tǒng)之間耦合振動更為復(fù)雜。目前針對電動汽車NVH研究的相關(guān)文獻(xiàn)較少。振動噪聲設(shè)計應(yīng)該是正向設(shè)計而不是逆向設(shè)計。振動噪聲問題應(yīng)該在設(shè)計階段就進(jìn)行杜絕和優(yōu)化，而不是出廠和售后問題。文中以某開發(fā)過程中的混合動力轎車動力總成為研究對象．對其開發(fā)過程中電機(jī)高頻噪聲過大問題進(jìn)行正向設(shè)計，采取優(yōu)化措施。提升了該電機(jī)的NVH性能。其聲品質(zhì)有大幅提高，對工程實際有指導(dǎo)意義。
1 問題描述及NVH測試
該車型的動力傳動系由發(fā)動機(jī)、行星齒輪系統(tǒng)、主電機(jī)、電池組、后驅(qū)電機(jī)組成。樣車在試車階段純電動模式驅(qū)動。電機(jī)轉(zhuǎn)速6250r／min時，駕駛室存在高頻電磁噪聲，車內(nèi)噪聲主觀評價較差，聲品質(zhì)較差；另外起步階段電機(jī)的高頻電磁噪聲同樣較大。該電機(jī)為8極48槽(極對數(shù)p=4)同步電機(jī)，該混合動力汽車的動力傳動系簡圖如圖1所示。
展開 
多相電機(jī)噪聲：電機(jī)噪聲的產(chǎn)生與輻射
在圖1.2中列舉了一些環(huán)境噪聲水平的比較，常見噪聲的典型聲源聲功率級如表1.1所示。
圖1.1 聲強(qiáng)和可聽域與頻率的關(guān)系
圖1.2 環(huán)境噪聲水平比較
表1.1 典型聲源聲功率級
1.3 電機(jī)噪聲源
人們所關(guān)注的電機(jī)振動頻率范圍一般在0-1000Hz，而噪聲頻率在1000Hz以上。電機(jī)的振動和噪聲可分為以下三類：
·電磁振動和噪聲：與電機(jī)高次空間和時間諧波、偏心、相間不平衡、槽開口、磁飽和、鐵芯磁致伸縮與疊片等相關(guān)，；
·機(jī)械振動與噪聲：機(jī)械部件產(chǎn)生的振動噪聲，特別是軸承有關(guān)的振動和噪聲；
·氣動噪聲：冷卻空氣流動產(chǎn)生的空氣動力噪聲。
負(fù)載狀態(tài)下的噪聲源主要包括：
·電機(jī)與負(fù)載耦合而產(chǎn)生的噪聲：例如，軸不對中、皮帶傳動、帶有繩索的電梯滑輪、齒輪、聯(lián)軸器、往復(fù)式壓縮機(jī)；
·電機(jī)安裝在基礎(chǔ)或其他結(jié)構(gòu)上而產(chǎn)生的噪音。
噪聲通過介質(zhì)（結(jié)構(gòu)、空氣）從噪聲源傳輸?shù)?em>噪聲的接收者（人、傳感器）。電機(jī)噪聲的產(chǎn)生和傳播過程如圖
1.3
所示，相關(guān)聲學(xué)基本原理詳見附錄
A
。
圖1.3 電機(jī)噪聲的產(chǎn)生和傳播
1.3.1 電磁噪聲
電磁振動噪聲是由電機(jī)內(nèi)的電磁場引起的（見第2章）。
展開 不同槽極數(shù)配合的永磁電機(jī)噪聲特性分析
分析結(jié)果揭示了 3 種槽極數(shù)配合對永磁電機(jī)噪聲水平的影響以及不同槽極數(shù)配合電機(jī)電磁噪聲的抑制方法。
【關(guān)鍵詞】
永磁電機(jī); 噪聲; 槽極數(shù)配合; 電磁力; 模態(tài)
在國家新能源汽車政策的大力扶持下，近年來新能源汽車得到了極大的普及與發(fā)展。永磁同步電機(jī)由于結(jié)構(gòu)緊湊、功率密度大調(diào)速性能好等優(yōu)點， 在新能源汽車上得到了廣泛的應(yīng)用。與此同時，新能源汽車的駕乘感受和永磁同步電機(jī)的振動噪聲性能受到越來越多的關(guān)注。
永磁電機(jī)的主要電磁噪聲源來自于作用在氣隙中的徑向電磁力波。合理的槽極數(shù)配合可以減少磁動勢諧波和氣隙磁密諧波，是抑制電磁噪聲的重要手段。文獻(xiàn)《基于階次分析的永磁同步電機(jī)噪聲源識別》通過麥克斯韋應(yīng)力張量法推導(dǎo)了理想條件下作用于定子內(nèi)表面的徑向力的頻率階次，基于有限元法對電機(jī)的約束模態(tài)進(jìn)行了分析，進(jìn)而對永磁電機(jī)的噪聲源進(jìn)行了預(yù)測。
展開 電流角對永磁同步電機(jī)開關(guān)頻率噪聲的影響
由圖4可以看出，電機(jī)開關(guān)頻率產(chǎn)生的噪聲在f1±3f0、f1±f0頻率處存在較明顯的噪聲峰值。根據(jù)電機(jī)整車、臺架噪聲試驗數(shù)據(jù)的積累與分析，一般情況下，這些開關(guān)頻率噪聲幅值較大，較易在車內(nèi)產(chǎn)生高頻嘯叫，影響駕乘感受。
圖4 電動汽車電機(jī)不同電流角噪聲測量頻譜
提取不同測試工況的f1±3f0、f1±f0頻率噪聲幅值進(jìn)行綜合對比，如圖5所示。從圖5可以直觀看出：隨著電流角的增大，電機(jī)開關(guān)頻率諧波f1±3f0、f1±f0頻率噪聲幅值均呈下降趨勢，f1+f0頻率噪聲降低2.4 dB，f1-f0頻率噪聲降低3.6 dB，f1+3f0頻率噪聲降低1.1 dB，f1-3f0頻率噪聲降低4.4 dB。測試結(jié)果表明，電流角是影響電機(jī)開關(guān)頻率噪聲的重要因素之一，調(diào)整電流角可有效改善電機(jī)開關(guān)頻率噪聲。
圖5 電動汽車電機(jī)不同電流角開關(guān)頻率噪聲測量結(jié)果
在調(diào)整電流角進(jìn)行噪聲測試的過程中，也同步記錄了電機(jī)轉(zhuǎn)矩數(shù)據(jù)，如圖6所示。從圖6可以看出，其他試驗條件不變，隨著電流角變大，電機(jī)轉(zhuǎn)矩有所下降。因此，調(diào)整電流角、降低開關(guān)頻率噪聲的方案還需要統(tǒng)籌考慮，需要兼顧電機(jī)的噪聲與電機(jī)性能。
圖6 電動汽車電機(jī)轉(zhuǎn)矩隨電流角變化曲線
4 結(jié)論
電動汽車電機(jī)的開關(guān)頻率噪聲幅值大、易被感知，一旦在車內(nèi)出現(xiàn)，會嚴(yán)重影響駕乘人員的主觀感受。電機(jī)臺架噪聲測試結(jié)果表明，電流角是影響電機(jī)開關(guān)頻率噪聲的重要因素之一，增大電流角可以在不提高開關(guān)頻率、不增加功率損耗的情況下，有效降低開關(guān)頻率諧波分量噪聲。
展開 超高速永磁同步電機(jī)振動噪聲分析
（a）二倍基波頻率聲壓級云圖
（b）電機(jī)整體聲壓級云圖
圖6 電機(jī)A計權(quán)聲壓級云圖[dB(A)]
5 結(jié) 語
針對超高速PMSM轉(zhuǎn)速高、電機(jī)徑向力波階數(shù)低、定子易共振引發(fā)較大噪聲等特點，本文以1臺超高速PMSM為例，依據(jù)電機(jī)實際尺寸，建立了電機(jī)電磁場模型和定子結(jié)構(gòu)的3D模態(tài)模型。通過電機(jī)結(jié)構(gòu)和電磁力波分析了電機(jī)電磁噪聲，并得到以下結(jié)論：
（1） 二倍基波頻率點振動幅值最大，但超高速電機(jī)定子較小剛度好，固有頻率高于二倍基波頻率，不需要過多關(guān)注此力波振動。
（2） 電機(jī)額定轉(zhuǎn)速120 000 r/min運(yùn)行時，電機(jī)力波階數(shù)、頻率與模態(tài)階數(shù)、頻率均不重合，不會共振引起較大的噪聲。
本文為行業(yè)設(shè)計人員分析電機(jī)噪聲提供了方法，提高了超高速電機(jī)噪聲分析的準(zhǔn)確性與可靠性，目前已完成樣機(jī)試制，后續(xù)將對電機(jī)噪聲進(jìn)行進(jìn)一步的測試驗證。
參考文獻(xiàn)詳見原文。
本文發(fā)表于《
電機(jī)與控制應(yīng)用
》
展開 新能源汽車驅(qū)動電機(jī)電磁噪聲仿真與應(yīng)用
作為汽車上主要噪聲源之一的發(fā)動機(jī)被電機(jī)替代，主要噪聲來源和噪聲頻譜特性也發(fā)生了改變：
圖2 燃油車和電動車噪聲頻譜圖
從頻譜圖上可以看出：
傳統(tǒng)的燃油車的噪聲問題：
主要噪聲能量集中在2000Hz以下；
主要噪聲與發(fā)動機(jī)階次相關(guān)，如發(fā)動機(jī)的2階，4階等；
存在潛在的共振問題，在低頻下會產(chǎn)生轟鳴聲Booming。
電動車的噪聲問題：
主要噪聲能量的頻率更高；
主要噪聲與電機(jī)階次相關(guān)，24階，48階等；
存在潛在的共振問題，在低頻下會產(chǎn)生轟鳴聲Booming；
存在高頻開關(guān)頻率噪聲。
與傳統(tǒng)的燃油車相比，沒有了發(fā)動機(jī)噪聲、進(jìn)排氣噪聲，從總聲壓級上來說，較傳統(tǒng)的燃油車相比，會小一些，但是由于其存在著高頻的電機(jī)噪聲，會產(chǎn)生比較差的聲品質(zhì)，影響車內(nèi)乘客的乘坐舒適性，傳統(tǒng)燃油車和電動車噪聲的噪聲頻譜圖如下圖所示。
圖3 傳統(tǒng)燃油車和電動車噪聲頻譜圖對比
電機(jī)噪聲主要包括以下幾類：
圖4 電機(jī)主要噪聲源
電機(jī)電磁噪聲；該部分噪聲主要由電機(jī)的電機(jī)激勵引起的結(jié)構(gòu)輻射噪聲。電機(jī)在正常工作情況下，由于轉(zhuǎn)子切割磁感線，使得電機(jī)定子及轉(zhuǎn)子端存在電磁力，從而激勵其定子振動，進(jìn)而該振動通過定子傳遞到兩端蓋，進(jìn)而向外輻射噪聲；
電機(jī)風(fēng)扇噪聲；由于電機(jī)工作情況下，需要對其產(chǎn)生的熱量進(jìn)行散熱，因此電機(jī)往往附帶有風(fēng)扇對其進(jìn)行冷卻，風(fēng)扇在旋轉(zhuǎn)的過程中，葉片產(chǎn)生的氣動噪聲也直接向外輻射，影響整個電機(jī)的噪聲水平；
電機(jī)結(jié)構(gòu)噪聲；電機(jī)轉(zhuǎn)子在正常工作情況下，由于結(jié)構(gòu)動不平衡及偏心安裝、以及電機(jī)轉(zhuǎn)子端的電磁力會通過軸承傳遞給結(jié)構(gòu)殼體，引起結(jié)構(gòu)殼體振動，進(jìn)而向外輻射噪聲。
展開 純電動汽車電機(jī)嘯叫噪聲優(yōu)化
1.電機(jī)8階嘯叫問題
1.1整車電機(jī)8階嘯叫噪聲
根據(jù)整車測試數(shù)據(jù)，加速工況車內(nèi)電機(jī)8階嘯叫噪聲凸顯，測試結(jié)果如圖1所示。對應(yīng)主觀評價結(jié)果為車速在60km/h～80km/h范圍，車內(nèi)存在明顯電機(jī)嘯叫噪聲，主觀評分6分。提取電機(jī)8階噪聲階次聲壓級曲線，峰值噪聲聲壓級在55dB（A）左右，對應(yīng)問題轉(zhuǎn)速段為3000rpm～5000rpm。
圖1 車內(nèi)前排噪聲結(jié)果
1.2電機(jī)8階激勵源分析
此車型選用的驅(qū)動電機(jī)為轉(zhuǎn)子磁極數(shù)為8極，定子槽數(shù)為48槽的永磁同步電機(jī)，電機(jī)8階嘯叫噪聲來源主要為電機(jī)轉(zhuǎn)子不平衡量激勵導(dǎo)致的機(jī)械噪聲。
電機(jī)臺架測試結(jié)果如圖2所示。從測試結(jié)果中看，臺架近場1m噪聲colormap中，電機(jī)8階噪聲凸顯，特別是在電機(jī)高轉(zhuǎn)速段，這表明電機(jī)殼體向外輻射8階噪聲明顯；臺架殼體振動colormap中，電機(jī)8階振動全轉(zhuǎn)速段均很凸顯，存在電機(jī)8階振動通過結(jié)構(gòu)傳遞的方式導(dǎo)致車內(nèi)8階噪聲大的可能性。
圖2 電機(jī)臺架測試結(jié)果
2.電機(jī)8階噪聲傳遞路徑分析
電機(jī)8階嘯叫噪聲傳遞路徑主要為以電驅(qū)總成懸置隔振為主的結(jié)構(gòu)傳遞和穿透車身前圍隔吸聲措施的空氣傳遞兩種路徑，電機(jī)8階嘯叫噪聲傳遞過程如圖3所示:
圖3 電機(jī)8階嘯叫噪聲傳遞路徑圖
2.1電驅(qū)系統(tǒng)懸置隔振分析
通過整車測試，對電驅(qū)系統(tǒng)懸置隔振特性進(jìn)行分析，包括左、右、后懸置對電驅(qū)系統(tǒng)8階激勵的隔振性能，如圖4所示。在3000rpm～5000rpm問題轉(zhuǎn)速段，電驅(qū)系統(tǒng)三個懸置對電機(jī)8階振動激勵隔振效果較好，隔振率均在20dB左右。
展開 純電動汽車電機(jī)嘯叫噪聲優(yōu)化
提取電機(jī)8階噪聲階次聲壓級曲線，峰值噪聲聲壓級在55dB（A）左右，對應(yīng)問題轉(zhuǎn)速段為3000rpm～5000rpm。
圖1 車內(nèi)前排噪聲結(jié)果
1.2 電機(jī)8階激勵源分析
此車型選用的驅(qū)動電機(jī)為轉(zhuǎn)子磁極數(shù)為8極，定子槽數(shù)為48槽的永磁同步電機(jī)，電機(jī)8階嘯叫噪聲來源主要為電機(jī)轉(zhuǎn)子不平衡量激勵導(dǎo)致的機(jī)械噪聲。
電機(jī)臺架測試結(jié)果如圖2所示。從測試結(jié)果中看，臺架近場1m噪聲colormap中，電機(jī)8階噪聲凸顯，特別是在電機(jī)高轉(zhuǎn)速段，這表明電機(jī)殼體向外輻射8階噪聲明顯；臺架殼體振動colormap中，電機(jī)8階振動全轉(zhuǎn)速段均很凸顯，存在電機(jī)8階振動通過結(jié)構(gòu)傳遞的方式導(dǎo)致車內(nèi)8階噪聲大的可能性。
圖2 電機(jī)臺架測試結(jié)果
2 電機(jī)8階噪聲傳遞路徑分析
電機(jī)8階嘯叫噪聲傳遞路徑主要為以電驅(qū)總成懸置隔振為主的結(jié)構(gòu)傳遞和穿透車身前圍隔吸聲措施的空氣傳遞兩種路徑，電機(jī)8階嘯叫噪聲傳遞過程如圖3所示:
圖3 電機(jī)8階嘯叫噪聲傳遞路徑圖
2.1 電驅(qū)系統(tǒng)懸置隔振分析
通過整車測試，對電驅(qū)系統(tǒng)懸置隔振特性進(jìn)行分析，包括左、右、后懸置對電驅(qū)系統(tǒng)8階激勵的隔振性能，如圖4所示。
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【8月8-11日 杭州】電機(jī)磁場、熱、振動、噪聲仿真高級設(shè)計仿真研修班
1、一般設(shè)置 2、模型設(shè)置
3、材料添加 4、計算域材料設(shè)置
5、邊界條件設(shè)置 6、交界面處理設(shè)置
7、求解設(shè)置 8、結(jié)果處理分析
案例演示及練習(xí)-1：電機(jī)自然冷卻分析
案例演示及練習(xí)-2：電機(jī)強(qiáng)制風(fēng)冷分析
案例演示及練習(xí)-3：電機(jī)強(qiáng)制水冷分析
WB電機(jī)電磁噪聲耦合分析
掌握電機(jī)電磁噪聲耦合分析過程
1、電機(jī)振動分析創(chuàng)建
1.2電機(jī)相關(guān)材料建立 1.2電機(jī)模型處理
1.3電機(jī)模型材料添加 1.4接觸坐標(biāo)系處理
1.5網(wǎng)格剖分 1.6約束條件及力源添加處理
1.7求解設(shè)置 1.8結(jié)果查看處理
2、電機(jī)噪聲分析創(chuàng)建
2.1電機(jī)噪聲分析相關(guān)材料建立 2.2電機(jī)噪聲分析模型處理
2.3電機(jī)噪聲分析材料處理添加 2.4電機(jī)噪聲分析接觸坐標(biāo)系處理
2.5電機(jī)噪聲分析網(wǎng)格剖分
2.6電機(jī)噪聲分析約束條件及聲源添加處理
2.7求解設(shè)置 2.8結(jié)果查看處理
案例演示及練習(xí)-1：永磁同步電機(jī)分析
備注
1、老師會針對學(xué)員反饋的技術(shù)問題進(jìn)行分析，對共性問題在過程中老師會與學(xué)員共同分析探討、個性問題單獨交流。
展開 新能源汽車驅(qū)動電機(jī)電磁噪聲仿真與應(yīng)用
作為汽車上主要噪聲源之一的發(fā)動機(jī)被電機(jī)替代，主要噪聲來源和噪聲頻譜特性也發(fā)生了改變：
圖2 燃油車和電動車噪聲頻譜圖
從頻譜圖上可以看出：
傳統(tǒng)燃油車的噪聲問題：
主要噪聲能量集中在2000Hz以下；
主要噪聲與發(fā)動機(jī)階次相關(guān)，如發(fā)動機(jī)的2階，4階等；
存在潛在的共振問題，在低頻下會產(chǎn)生轟鳴聲Booming。
電動車的噪聲問題：
主要噪聲能量的頻率更高；
主要噪聲與電機(jī)階次相關(guān)，24階，48階等；
存在潛在的共振問題，在低頻下會產(chǎn)生轟鳴聲Booming；
存在高頻開關(guān)頻率噪聲。
與傳統(tǒng)的燃油車相比，沒有了發(fā)動機(jī)噪聲、進(jìn)排氣噪聲，從總聲壓級上來說，較傳統(tǒng)的燃油車相比，會小一些，但是由于其存在著高頻的電機(jī)噪聲，會產(chǎn)生比較差的聲品質(zhì)，影響車內(nèi)乘客的乘坐舒適性，傳統(tǒng)燃油車和電動車噪聲的噪聲頻譜圖如下圖所示。
圖3 傳統(tǒng)燃油車和電動車噪聲頻譜圖對比
電機(jī)噪聲主要包括以下幾類：
圖4 電機(jī)主要噪聲源
電機(jī)電磁噪聲：該部分噪聲主要由電機(jī)的電機(jī)激勵引起的結(jié)構(gòu)輻射噪聲。電機(jī)在正常工作情況下，由于轉(zhuǎn)子切割磁感線，使得電機(jī)定子及轉(zhuǎn)子端存在電磁力，從而激勵其定子振動，進(jìn)而該振動通過定子傳遞到兩端蓋，進(jìn)而向外輻射噪聲；
電機(jī)風(fēng)扇噪聲：由于電機(jī)工作情況下，需要對其產(chǎn)生的熱量進(jìn)行散熱，因此電機(jī)往往附帶有風(fēng)扇對其進(jìn)行冷卻，風(fēng)扇在旋轉(zhuǎn)的過程中，葉片產(chǎn)生的氣動噪聲也直接向外輻射，影響整個電機(jī)的噪聲水平；
電機(jī)結(jié)構(gòu)噪聲：電機(jī)轉(zhuǎn)子在正常工作情況下，由于結(jié)構(gòu)動不平衡及偏心安裝、以及電機(jī)轉(zhuǎn)子端的電磁力會通過軸承傳遞給結(jié)構(gòu)殼體，引起結(jié)構(gòu)殼體振動，進(jìn)而向外輻射噪聲。
展開 純電動汽車電機(jī)嘯叫噪聲優(yōu)化
提取電機(jī)8階噪聲階次聲壓級曲線，峰值噪聲聲壓級在55dB（A）左右，對應(yīng)問題轉(zhuǎn)速段為3000rpm～5000rpm。
圖1 車內(nèi)前排噪聲結(jié)果
1.2 電機(jī)8階激勵源分析
此車型選用的驅(qū)動電機(jī)為轉(zhuǎn)子磁極數(shù)為8極，定子槽數(shù)為48槽的永磁同步電機(jī)，電機(jī)8階嘯叫噪聲來源主要為電機(jī)轉(zhuǎn)子不平衡量激勵導(dǎo)致的機(jī)械噪聲。
電機(jī)臺架測試結(jié)果如圖2所示。從測試結(jié)果中看，臺架近場1m噪聲colormap中，電機(jī)8階噪聲凸顯，特別是在電機(jī)高轉(zhuǎn)速段，這表明電機(jī)殼體向外輻射8階噪聲明顯；臺架殼體振動colormap中，電機(jī)8階振動全轉(zhuǎn)速段均很凸顯，存在電機(jī)8階振動通過結(jié)構(gòu)傳遞的方式導(dǎo)致車內(nèi)8階噪聲大的可能性。
圖2 電機(jī)臺架測試結(jié)果
2 電機(jī)8階噪聲傳遞路徑分析
電機(jī)8階嘯叫噪聲傳遞路徑主要為以電驅(qū)總成懸置隔振為主的結(jié)構(gòu)傳遞和穿透車身前圍隔吸聲措施的空氣傳遞兩種路徑，電機(jī)8階嘯叫噪聲傳遞過程如圖3所示:
圖3 電機(jī)8階嘯叫噪聲傳遞路徑圖
2.1 電驅(qū)系統(tǒng)懸置隔振分析
通過整車測試，對電驅(qū)系統(tǒng)懸置隔振特性進(jìn)行分析，包括左、右、后懸置對電驅(qū)系統(tǒng)8階激勵的隔振性能，如圖4所示。
展開 純電動汽車電機(jī)嘯叫噪聲優(yōu)化
1 電機(jī)8階嘯叫問題
1.1 整車電機(jī)8階嘯叫噪聲
根據(jù)整車測試數(shù)據(jù)，加速工況車內(nèi)電機(jī)8階嘯叫噪聲凸顯，測試結(jié)果如圖1所示。對應(yīng)主觀評價結(jié)果為車速在60km/h～80km/h范圍，車內(nèi)存在明顯電機(jī)嘯叫噪聲，主觀評分6分。提取電機(jī)8階噪聲階次聲壓級曲線，峰值噪聲聲壓級在55dB（A）左右，對應(yīng)問題轉(zhuǎn)速段為3000rpm～5000rpm。
圖1 車內(nèi)前排噪聲結(jié)果
1.2 電機(jī)8階激勵源分析
此車型選用的驅(qū)動電機(jī)為轉(zhuǎn)子磁極數(shù)為8極，定子槽數(shù)為48槽的永磁同步電機(jī)，電機(jī)8階嘯叫噪聲來源主要為電機(jī)轉(zhuǎn)子不平衡量激勵導(dǎo)致的機(jī)械噪聲。
電機(jī)臺架測試結(jié)果如圖2所示。從測試結(jié)果中看，臺架近場1m噪聲colormap中，電機(jī)8階噪聲凸顯，特別是在電機(jī)高轉(zhuǎn)速段，這表明電機(jī)殼體向外輻射8階噪聲明顯；臺架殼體振動colormap中，電機(jī)8階振動全轉(zhuǎn)速段均很凸顯，存在電機(jī)8階振動通過結(jié)構(gòu)傳遞的方式導(dǎo)致車內(nèi)8階噪聲大的可能性。
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