整車振動噪聲的案例
行業應用方案 | 噪聲、振動與聲振粗糙度 （NVH）
噪聲、振動與聲振粗糙度（Noise、Vibration、Harshness，即NVH）是指在某特定工況下用戶對汽車的主觀感覺，如抖動和轟鳴噪聲，是衡量汽車制造質量的一個綜合性能指標。
提升NVH性能不僅要從發動機設計之初開始，還要從整套動力系統集成、匹配角度進行考量。整車振動噪聲是國內客戶買車時越來越關注的重點性能，更是自主品牌轎車要進入國際先進車輛行列從而打進國際市場的關鍵指標之一。
車輛的NVH性能是國際汽車業各大整車制造企業和零部件企業廣泛關注的指標。有統計資料顯示，整車約有1/3的故障問題是和車輛的NVH問題有關系，而各大公司有近20%的研發費用消耗在解決車輛的NVH問題上。目前CAE仿真分析方法已經廣泛融入到整車及零部件開發階段中，特別是在試驗樣車和工裝樣車之前，通過虛擬驗證整車NVH性能，并通過優化改進，大大降低了整車振動噪聲問題的風險，從而提高了開發成功率。
Ansys解決方案
Ansys具有業界頂尖的電磁、結構、多體動力學、聲學分析工具，數據無縫鏈接的多物理場仿真平臺，綜合的多物理場模型參數優化平臺，以及允許在設計初期提前體驗噪聲效果的仿真工具軟件。
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噪聲、振動與聲振粗糙度（Noise、Vibration、Harshness，即NVH）是指在某特定工況下用戶對汽車的主觀感覺，如抖動和轟鳴噪聲，是衡量汽車制造質量的一個綜合性能指標。
提升NVH性能不僅要從發動機設計之初開始，還要從整套動力系統集成、匹配角度進行考量。整車振動噪聲是國內客戶買車時越來越關注的重點性能，更是自主品牌轎車要進入國際先進車輛行列從而打進國際市場的關鍵指標之一。
車輛的NVH性能是國際汽車業各大整車制造企業和零部件企業廣泛關注的指標。有統計資料顯示，整車約有1/3的故障問題是和車輛的NVH問題有關系，而各大公司有近20%的研發費用消耗在解決車輛的NVH問題上。目前CAE仿真分析方法已經廣泛融入到整車及零部件開發階段中，特別是在試驗樣車和工裝樣車之前，通過虛擬驗證整車NVH性能，并通過優化改進，大大降低了整車振動噪聲問題的風險，從而提高了開發成功率。
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Ansys具有業界頂尖的電磁、結構、多體動力學、聲學分析工具，數據無縫鏈接的多物理場仿真平臺，綜合的多物理場模型參數優化平臺，以及允許在設計初期提前體驗噪聲效果的仿真工具軟件。Ansys解決方案允許設計者在統一的平臺Workbench中進行系統級的建模，調用Maxwell、Mechanical、optiSLang進行電磁-振動-聲學耦合分析和優化，也可將聲學分析結果導入VXPERIENCE Sound中進行噪聲評判和音質設計。
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Ansys 行業應用方案連載（15） | 噪聲、振動與聲振粗糙度 （NVH）
噪聲、振動與聲振粗糙度（Noise、Vibration、Harshness，即NVH）是指在某特定工況下用戶對汽車的主觀感覺，如抖動和轟鳴噪聲，是衡量汽車制造質量的一個綜合性能指標。
提升NVH性能不僅要從發動機設計之初開始，還要從整套動力系統集成、匹配角度進行考量。整車振動噪聲是國內客戶買車時越來越關注的重點性能，更是自主品牌轎車要進入國際先進車輛行列從而打進國際市場的關鍵指標之一。
車輛的NVH性能是國際汽車業各大整車制造企業和零部件企業廣泛關注的指標。有統計資料顯示，整車約有1/3的故障問題是和車輛的NVH問題有關系，而各大公司有近20%的研發費用消耗在解決車輛的NVH問題上。目前CAE仿真分析方法已經廣泛融入到整車及零部件開發階段中，特別是在試驗樣車和工裝樣車之前，通過虛擬驗證整車NVH性能，并通過優化改進，大大降低了整車振動噪聲問題的風險，從而提高了開發成功率。
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展開 整車電機振動噪聲：某混合動力汽車電機噪聲分析和降噪設計
以某開發過程中的混合動力轎車動力總成為研究對象，針對其開發過程中出現的電機高頻噪聲過大問題，采取正向設計方法進行優化，提升了該電機的NVH性能，其聲品質有大幅提高。研究內容對工程實際具有指導意義。
關鍵詞
：混合動力電動汽車；NVH；電機
0 引言
混合動力電動汽車與傳統汽車相比結構差異較大．傳動系統及其運行模式作了改變。致使整車的振動噪聲與傳統車相比具有新特點，傳動系統在不同模式下表現出不同的NVH問題【I‘]，使得振動噪聲的控制更為復雜。較低的背景噪聲使得原來傳統汽車中被掩蓋的噪聲凸顯出來，電機的高頻電磁噪聲會嚴重降低車內噪聲的聲音品質，同時降低乘坐舒適性。另外。電機的高扭矩和高轉速特性對齒輪系統的高頻嘯叫噪聲控制提出了新挑戰，電動汽車動力總成振動噪聲問題不單單是發動機和變速器的結構噪聲和燃燒噪聲問題．傳動結構的變化導致發動機、電機、齒輪系統之間耦合振動更為復雜。目前針對電動汽車NVH研究的相關文獻較少。振動噪聲設計應該是正向設計而不是逆向設計。振動噪聲問題應該在設計階段就進行杜絕和優化，而不是出廠和售后問題。文中以某開發過程中的混合動力轎車動力總成為研究對象．對其開發過程中電機高頻噪聲過大問題進行正向設計，采取優化措施。提升了該電機的NVH性能。其聲品質有大幅提高，對工程實際有指導意義。
1 問題描述及NVH測試
該車型的動力傳動系由發動機、行星齒輪系統、主電機、電池組、后驅電機組成。樣車在試車階段純電動模式驅動。電機轉速6250r／min時，駕駛室存在高頻電磁噪聲，車內噪聲主觀評價較差，聲品質較差；另外起步階段電機的高頻電磁噪聲同樣較大。該電機為8極48槽(極對數p=4)同步電機，該混合動力汽車的動力傳動系簡圖如圖1所示。
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電動車驅動電機振動噪聲研究綜述
但是，對于電動車來說，發動機被電機取代，發動機的缺失并沒有改善電動汽車的振動噪聲問題，電機高頻噪聲更加明顯；電機直接連接變速器形成一體化的動力總成，由此引發的振動噪聲性能也與傳統汽車不同；此外，在整車情況下應結合噪聲級評價指標以及心理學客觀評價參數對電機進行聲品質的研究。
目前，國內外對電動汽車驅動電機振動噪聲研究相對較少。本文從驅動電機對整車聲振特性影響研究、驅動電機振動噪聲激勵源的研究、基于磁固耦合的電機振動噪聲動態響應分析研究、電機振動噪聲控制優化研究、對電機噪聲傳播路徑控制的研究等五個方面闡述電動汽車驅動電機噪聲研究現狀。
2 驅動電機對整車振動噪聲的影響研究
研究驅動電機噪聲對整車噪聲的影響有利于確定電機振動噪聲的研究重點。2008年，蔡建江等對燃料電池轎車進行試驗，得出在超過某一車速下，驅動電機振動幅值變化和車內噪聲的頻率變化基本一致，且在高速工況下車內噪聲最主要頻率成分為電機轉速的基頻或諧頻。2012年，Humbert等提出電機的切向電磁力對變速器的振動特性產生影響，但缺少具體的分析。2014年相龍洋等人對新型純電動小車進行試驗，并對車內各部分進場噪聲信號進行偏相干分析】，得出電動汽車高速行駛時，電機噪聲為主要源頭。2015年方源等人對某集中驅動式電動車進行試驗研究，得出隨著車速的增加，相比于動力總成其他部分，電機端部的聲壓級波動較大，且電機高頻噪聲增大，對整車的聲品質產生主要影響。
展開 《汽車噪聲與振動：理論與應用》
目錄：
第一篇 汽車噪聲與振動的基本原理和分析方法
第一章 汽車歷史、結構、噪聲與振動概述
第二章 聲學基礎
第三章 振動基礎
第四章 有限元法
第五章 邊界元方法
第六章 統計能量分析法
第七章 模態分析與綜合
第八章 傳遞路徑分析法
第九章 汽車振動噪聲測試技術
第二篇 發動機及動力傳動系統的噪聲與振動
第十章 發動機的振動
第十一章 發動機的噪聲
第十二章 管道聲學及進氣系統的噪聲與振動分析
第十三章 排氣系統的噪聲與振動分析
第十四章 動力裝置的振動隔離系統分析
第十五章 動力傳動系統的噪聲與振動
第三篇 車身及整車噪聲與振動
第十六章 車身振動和結構傳播噪聲
第十七章 空氣傳播噪聲
第十八章 風激勵噪聲
第十九章 整車噪聲與振動的綜合分析
第四篇 汽車噪聲與振動專題
第二十章 汽車噪聲與振動的評價
第二十一章 汽車產品開發和噪聲與振動控制
第二十二章 汽車主動和半主動噪聲與振動控制
第二十三章 摩擦引起的噪聲與振動
第二十四章 汽車噪聲與振動控制的新問題和發展趨勢
附錄 汽車噪聲振動術語英中文對照
展開 汽車噪聲與振動：理論與應用
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汽車噪聲與振動：理論與應用
作者：龐劍，諶剛，何華 編著
出版社：北京理工大學出版社
ISBN：7564007494
印次：1
紙張：膠版紙
出版日期：2006-6-1
字數：597000
版次：1
定價：80元 當當價：70.4元
折扣：88折 鉆石VIP價：70.40元
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內容提要：
本書全面論述了汽車振動的基礎理論和實際應用，涉及發動機、動力傳動、車體、整車等系統。全書分為四篇，共二十四章。第一篇“汽車噪聲與振動的基本原理和分析方法”概述了汽車澡聲與振動的特點，全面介紹了實際中用到的分析與測試方法。第二篇“發動機及動力傳動系統的噪聲與振動”介紹了發動機的噪聲與振動，進氣系統和排氣系統噪聲與振動，動力裝置隔振系統和傳動軸系的振動與噪聲。第三篇“車身及整車噪聲與振動”介紹了結構振動和結構噪聲、空氣器噪聲及風激勵噪聲、整車噪聲與振動的分析。第四篇“汽車噪聲與振動專題”介紹了汽車噪聲與振動的評價、主動控制、噪聲振動控制與產品開發的關系、摩擦噪聲、汽車噪聲與振動的新問題和發展趨勢。
作者簡介：
龐劍：1985年獲武漢理工大學工學學士學位，1991年獲上海交通大學工學碩士學位，1996年獲美國俄克拉荷馬大學工學博士學位。曾任武漢船舶設計研究所工程師，Stewart and Stevenson公司高級工程師和技術專家。1999年加盟福特汽車公司。
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那么，怎樣才能從如此之多的曲線中得到整車振動噪聲的風險點呢？根據我的一些經驗，可以從以下幾個方面來考慮：
某純電動汽車驅動系統24階振動噪聲的分析與優化
作者：馬敬丨湖南獵豹汽車股份有限公司
本文分析了純電動汽車驅動系統振動噪聲來源、傳遞路徑及優化路徑，并以某純電動汽車蠕行起步階段驅動系統24階噪聲為研究對象，提出了優化扭矩控制策略方案，有效減弱了蠕行起步階段驅動電機系統24階振動噪聲。
1 純電動汽車驅動系統噪聲來源與優化路徑
動力輸出裝置的電動化使得整車內外的噪聲趨于減小。近些年來，國內外學者已經有大量的研究表明電動汽車驅動電機系統的電磁噪聲是車內外主要的噪聲來源。文獻［1］定性分析了低次徑向力波是引起電磁振動和噪聲的主要來源。文獻［2］從極槽配合與永磁體削角的角度計算分析了更改電機參數對電機電磁噪聲的影響規律。文獻［3］從優化驅動電機定子沖片結構設計、提升槽滿率角度并整車驗證改善了電機本體的振動噪聲。文獻［4］從驅動電機的生產工藝方面入手探討了降低電機振動噪聲的措施。文獻［5］對電動汽車動力總成的振動噪聲的特性進行了研究，將驅動電機放置在系統中同減速器、懸置、傳動軸等作為一個整體研究及解決振動噪聲問題，單單只分析驅動電機、減速器已不再合理。文獻［6］基于振動噪聲傳遞路徑分析，使用對電機及減速器進行聲學包裹的方法實際驗證對改善車內高頻嘯叫有明顯效果。文獻［7］利用解析法和有限元法對變頻器供電時永磁電機的氣隙磁場、電磁激振力和噪聲的主要頻率進行分析得出：永磁電機在變頻器供電時定子的高次時間諧波電流在氣隙磁場中產生頻率與變頻器開關頻率相關的空間氣隙磁場諧波，其振動噪聲頻率主要分布在開關頻率及其倍數附近。
展開 某純電動汽車驅動系統24階振動噪聲的分析與優化
根據電磁理論對該驅動電機進行電磁力波分析，轉子磁場的諧波次數為：
定子磁場的諧波次數為：
同步電機定轉子磁場相互作用，產生振動噪聲的主要電磁力波的極對數為：
那么，對應的電磁力波的頻率為：
式中：k，r——常數；p——驅動電機的極對數；f r——轉子的頻率；μ±p——電磁力波對應的頻率階數。
通過計算分析，如圖4某驅動電機力波分析表，8極48槽三相單槽永磁同步電機的電磁噪聲階次為8，16，24，40，48，64，72，80，88，96，表現最為典型的階次為24，48，96，它們對應的空間階次都為0階。對應整車噪聲振動測試數據，蠕行起步階段表現最顯著的是24階噪聲和振動，而驅動電機本體的結構特性決定24階電磁力波是轉子的5、7次諧波和定子的5、7次諧波相互作用產生的。測試數據與驅動電機電磁力波分析相吻合，整車蠕行起步階段24階噪聲和振動是由驅動電機激勵引起的。
圖4 某驅動電機力波分析表
采用LMS信號分析系統在整車上對動力總成傳動系統進行錘擊法模態測試，激勵驅動電機本體及減速器上各點分析懸置主動側頻響，激勵減速器前端存在74Hz的明顯峰值如圖5所示，表現為動力總成繞右后懸置連線旋轉的剛體模態如圖6所示。
圖5 激勵減速器前端頻響
綜上所述，結合整車振動噪聲測試數據和整車動力總成頻響、模態測試結果，車輛在130～200r／min轉速范圍內，在74Hz頻率附近局部強化的24階振動噪聲是由驅動電機激勵、驅動電機電磁力波頻率同車輛動力總成固有頻率共振引起的。
展開 某純電動汽車驅動系統24階振動噪聲的分析與優化
根據電磁理論對該驅動電機進行電磁力波分析，轉子磁場的諧波次數為：
定子磁場的諧波次數為：
同步電機定轉子磁場相互作用，產生振動噪聲的主要電磁力波的極對數為：
那么，對應的電磁力波的頻率為：
式中：k，r——常數；p——驅動電機的極對數；f r——轉子的頻率；μ±p——電磁力波對應的頻率階數。
通過計算分析，如圖4某驅動電機力波分析表，8極48槽三相單槽永磁同步電機的電磁噪聲階次為8，16，24，40，48，64，72，80，88，96，表現最為典型的階次為24，48，96，它們對應的空間階次都為0階。對應整車噪聲振動測試數據，蠕行起步階段表現最顯著的是24階噪聲和振動，而驅動電機本體的結構特性決定24階電磁力波是轉子的5、7次諧波和定子的5、7次諧波相互作用產生的。測試數據與驅動電機電磁力波分析相吻合，整車蠕行起步階段24階噪聲和振動是由驅動電機激勵引起的。
圖4 某驅動電機力波分析表
采用LMS信號分析系統在整車上對動力總成傳動系統進行錘擊法模態測試，激勵驅動電機本體及減速器上各點分析懸置主動側頻響，激勵減速器前端存在74Hz的明顯峰值如圖5所示，表現為動力總成繞右后懸置連線旋轉的剛體模態如圖6所示。
圖5 激勵減速器前端頻響
綜上所述，結合整車振動噪聲測試數據和整車動力總成頻響、模態測試結果，車輛在130～200r／min轉速范圍內，在74Hz頻率附近局部強化的24階振動噪聲是由驅動電機激勵、驅動電機電磁力波頻率同車輛動力總成固有頻率共振引起的。
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電機振動噪聲的產生以及控制：振動和噪聲的來源
來源：易萌森戈CAE工作室
前言
在電驅動系統中，電機、控制器引起的振動和噪聲問題變得愈加顯著。新能源汽車上，電機驅動系統的噪聲更加顯著。中高頻段上，整車噪聲基本由電機、驅動系統、電控系統所主導，影響車內聲品質。這些問題，正在逐漸成為，整車廠、電機廠商以及電控系統供應商亟待解決的棘手問題。當前將電磁、結構有限元分析流程有效結合起來，為電機的電磁、PWM(脈寬調制)、機械及NVH性能優化提供了一個完整的虛擬仿真過程及數據分析功能。
為了搞清楚電機的振動和噪聲產生的原因和機理，在隨后的文章中對其進行闡述。
展開 電機振動噪聲建模分析：ANSYS電機振動噪聲分析
噪聲分析
在 Workbench 的 Analysis System 窗口中，選擇Harmonic Acoustic建立噪聲分析模塊，如下圖所示。
圖9 噪聲分析流程圖
對電機定子建立外流場模型，形狀可以自行定義。然后將諧響應分析的速度分布導入流場模型中定子外表面部分，并設定聲場分析邊界條件，如下所示。
圖10 導入諧響應速度分布
圖11 噪聲分析邊界條件
圖12 SPL分布圖
6. 結論與展望
通過ANSYS Workbench可以方便的分析電機振動噪聲，此外在此基礎上還可以進行多轉速分析以及對電機參數進行優化分析。
文章來源：易仿真
展開 電機振動噪聲建模分析：基于導入DXF轉子模型導入MANATEE的振動噪聲仿真分析
通過導入DXF文件與MANATEE的耦合可以更加方便，更加準確的進行電機電磁振動噪聲的仿真分析，為用戶提供了切實可行的解決方案。
文章來源：天源科技
LMS-Signature模塊/NVH（振動噪聲測試模塊） 附LMS 振動噪聲測試與分析系統下載
下載地址：LMS 振動噪聲測試與分析系統
