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噪聲、振動和聲振粗糙度（NVH）是電機設計與性能的關鍵因素。過高的NVH會導致產品壽命縮短、維護成本增加和客戶滿意度下降。因此，在設計階段早期解決NVH挑戰至關重要，以避免設計階段后期出現重大NVH問題。電機NVH分析本質上是一個結合了電磁和機械分析的、復雜的多物理場問題——因為電機NVH問題通常源于電磁力與結構組件（如定子）之間的相互作用。

本文原刊登于Ansys.com：《Analyzing Noise, Vibration, and Harshness With Ansys Motor-CAD NVH Tuning》作者： Shi-Uk Chung | Ansys 高級應用工程師編輯整理：王楊 | Ansys 主任應用工程師噪聲、振動和聲振粗糙度（NVH）是電機設計與性能的關鍵因素。

1.4 波動度（Fluctuation Strength） 聽覺系統對經過調制的聲音有兩種不同的感覺：當調制頻率在20Hz以下感知為波動度，而在高頻則感知為粗糙度。在20Hz附近是聽覺感知的平穩過渡區域。將60dB頻率為1kHz的純音，以4Hz純音進行幅值調制，調制度為100%聲音的波動度定義為1 vacil。

04 波動度（Fluctuation Strength） 聽覺系統對經過調制的聲音有兩種不同的感覺：當調制頻率在20Hz以下感知為波動度，而在高頻則感知為粗糙度。在20Hz附近是聽覺感知的平穩過渡區域。

左下圖顯示了抖動度的含義，將載波為1000Hz、60dB并且調制頻率為4Hz、100%調幅的噪聲設置為參考聲音，當被測聲音與參考聲音具有相同的抖動感覺時，定義為1vacil。抖動度主要反映聲音的極低頻調幅特征，主觀感覺為聲音有明顯波動、不穩定。右下圖顯示了粗糙度的含義，與抖動度類似，只是將調制頻率改為70Hz、100%調幅做為參考聲音。

然后，基于不同的指標如響度、銳度、粗糙度和波動強度，就可以對聲音品質進行定量描述，并將這些指標在VRXPERIENCE Sound中進行分析。該解決方案還可以對音頻進行心理聲學解釋，有效地描述用戶的聆聽體驗，這也是VRXPERIENCE Sound的一項關鍵特性。理解聲音感知及其對人類產生的生理和情緒作用有助于判斷聲音質量，優化電動汽車的NVH表現。

NVH領域的專家告訴SAE媒體，隨著行業向電氣化車型的轉型，分析減少噪聲、振動和聲振粗糙度的復雜學科便進入了“新前沿陣地”。隨著電動汽車產品的普及，在很多方面超越了以往的高端產品，零部件、系統和整車層面的新設計和工程挑戰也不斷涌現。工程師們注意到，與優化NVH有關的對標活動、 新型分析和測試工具的引入處于“瘋狂”的水平。

在最新2022 R1版本中新增了響度彩圖計算以及跟蹤變化階次音調的突出度計算等功能，同時支持了仿真頻譜文件的直接導入，進一步為目標聲音設計、聲品質分析優化、振動噪音故障排除提供了強有力的幫助。

本文將展示在實車測試越來越少的情況下，HEAD acoustics如何幫助車廠對車輛的NVH性能進行真實的評估。 NVH（噪聲、振動、聲振粗糙度）模擬器以交互方式模擬駕駛時的噪聲和振動，如圖 1 所示。駕駛員像在實車中一樣操作檔位桿和踏板，并實時聽到重新擬合的駕駛噪音。

1 前言 NVH是噪聲、振動與聲振粗糙度（Noise、Vibration、Harshness）的縮寫。是衡量汽車電機制造質量的一個綜合性問題，它給汽車用戶的感受是最直接的。

電動傳動系統噪聲成作為新能源汽車內部的最大噪聲源一直備受關注，其中由于電機噪音與傳統內燃機噪音截然不同的聲音特征，也讓傳統的NVH分析工具在面對電機的聲品質問題時顯得力不能及。

響度、尖銳度是影響聲品質偏好型的兩個主要心理聲學參數。其中，響度是反映人耳對聲音強弱的主觀感受程度，它考慮了特征頻帶分布和人耳掩蔽效應對聲音的影響。尖銳度描述了高頻成分在聲音頻譜中所占的比例，它反映了聲音信號的刺耳程度。 圖12為動力總成表面的響度情況，從圖中可以看出3個測量點的趨勢基本一致，隨著車速的升高，響度逐漸增大，人耳也感覺聲音越來越響。

這些變化被稱為高次諧波，出現在一次諧波的倍數頻率處，并且可以顯著改變電動機的噪聲、振動與聲振粗糙度（NVH）性能。正像本文的教程模型所演示的，仿真可以計算電磁力并提取一次和隨后的諧波。這些諧波力激勵結構振動，振動穿過電機外殼，并在空氣中產生壓力波，這通常是我們聽到的噪聲部分。由于電動機的轉速是可變的，隨著電動機旋轉速度的加快，每個諧波產生的聲音量將使用仿真來確定。

換句話說，為了快速、準確且能負擔得起的方式表征組件噪聲，工程師可以采用噪聲、振動和聲振粗糙度（NVH）模擬的計算機輔助工程（CAE）軟件。 Skoda 交通運輸項目的CAD設計專家Sergej Italjancev解釋說，當他們第一次設計地鐵列車進行投標時，他的團隊無法滿足和完成招標要求的噪音標準。在應用了VA One并進行了軟件設計變更后，他們贏得了訂單。

電機的電磁噪聲主要表現為階次嘯叫噪聲，包括電機的主階次嘯叫、開關頻率的調制階次嘯叫等。電機的主階次嘯叫一般頻率較高，覆蓋的頻率范圍較寬，一般為o —10000多Hz。控制系統開關頻率的調制階次噪聲頻率也很高，因為調制原理,頻譜上以邊頻簇的特征分布在開關頻率的兩側。

兩個腔隙間的壓差將膜片移進和移出，這正是拾取聲音的快速壓力波動所需要的。

換句話說，為了快速、準確、經濟的來表征組件噪聲，工程師可以采用噪聲、振動和聲振粗糙度（NVH）模擬的計算機輔助工程（CAE）軟件。

作者：金鵬HBK中國區應用服務經理 調制(Modulation)、包絡分析(Envelope) 如果噪聲中出現了明顯的調幅(AM)現象，除了 上篇 提及的抖動度和粗糙度以外，BK Connect軟件還提供包絡分析(Envelope)。包絡分析能夠將調制信號從載波信號中分離出來。