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本文基于Motor-CAD對(duì)永磁同步電機(jī)進(jìn)行電磁振動(dòng)噪聲（E-NVH）仿真分析，為永磁同步電機(jī)的E-NVH分析提供理論依據(jù)，并為永磁同步電機(jī)的E-NVH提供優(yōu)化途徑。

該分析流程不依賴于具體車型，適用于任何搭載此款發(fā)動(dòng)機(jī)的車輛，最大程度的實(shí)現(xiàn)了整車動(dòng)力系統(tǒng)NVH仿真方法的可移植性。 圖3 發(fā)動(dòng)機(jī)激勵(lì)噪聲分析流程3.某車型噪聲優(yōu)化 某車型在3 檔全油門加速過程中，存在低頻轟鳴聲現(xiàn)象。經(jīng)初步判斷，該現(xiàn)象是由傳動(dòng)系運(yùn)動(dòng)引起車身振動(dòng)所產(chǎn)生。為尋找優(yōu)化方案，對(duì)該車型進(jìn)行整車仿真模擬。

關(guān)鍵詞 ：混合動(dòng)力電動(dòng)汽車；NVH；電機(jī) 0 引言 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車與傳統(tǒng)汽車相比結(jié)構(gòu)差異較大．傳動(dòng)系統(tǒng)及其運(yùn)行模式作了改變。致使整車的振動(dòng)噪聲與傳統(tǒng)車相比具有新特點(diǎn)，傳動(dòng)系統(tǒng)在不同模式下表現(xiàn)出不同的NVH問題【I‘]，使得振動(dòng)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(huì)嚴(yán)重降低車內(nèi)噪聲的聲音品質(zhì)，同時(shí)降低乘坐舒適性。另外。

本文講述了該電動(dòng)車開發(fā)過程中出現(xiàn)的各類NVH問題及優(yōu)化，包含整車坡道蠕行轟鳴及抖動(dòng)、整車起步抖動(dòng)、減速能量回收電機(jī)階次嘯叫、全油門加速減速器階次嘯叫、真空泵噪聲、空調(diào)壓縮機(jī)噪聲、電子冷卻水泵噪聲、空調(diào)輔熱水泵噪聲、懸置隔振和輪胎空腔共振帶等，旨在為純電動(dòng)汽車NVH性能開發(fā)和優(yōu)化提供參考與借鑒。

電機(jī)NVH測試優(yōu)化：鑄鐵平臺(tái)在噪聲振動(dòng)測試中的基礎(chǔ)作用 在新能源汽車、工業(yè)電機(jī)、家電電機(jī)等領(lǐng)域，NVH（噪聲、振動(dòng)與聲振粗糙度）功能是評(píng)估電機(jī)品質(zhì)的核心指標(biāo)，直接影響產(chǎn)品舒適性、可靠性與市場競爭力。電機(jī)NVH測試的核心訴求是準(zhǔn)捕捉噪聲與振動(dòng)信號(hào)，而測試基準(zhǔn)的穩(wěn)定性直接決定信號(hào)采集的真實(shí)性。

因此強(qiáng)行采用傳統(tǒng)統(tǒng)計(jì)能量法（SEA）進(jìn)行中頻分析將會(huì)增大仿真的誤差。圖2 整車中頻NVH應(yīng)用分類Simcenter SEA+結(jié)合中頻NVH仿真的需求，采用針對(duì)性的技術(shù)將有限元數(shù)據(jù)和統(tǒng)計(jì)能量方法有機(jī)結(jié)合，幫助解決整車中頻NVH仿真中空氣聲和結(jié)構(gòu)聲精細(xì)化建模仿真的難題。

NVH分析，即噪聲、振動(dòng)和聲振一體化分析，是指通過仿真軟件對(duì)結(jié)構(gòu)、流體、材料等多物理場耦合系統(tǒng)進(jìn)行分析，以評(píng)估系統(tǒng)的噪聲、振動(dòng)和聲振一體化特性。 NVH分析主要應(yīng)用領(lǐng)域：§ 機(jī)械設(shè)計(jì)：用于分析和優(yōu)化機(jī)械結(jié)構(gòu)的噪聲、振動(dòng)和聲振一體化特性，如汽車、飛機(jī)、船舶等結(jié)構(gòu)。§ 航空航天：用于分析和優(yōu)化航空航天器的噪聲、振動(dòng)和聲振一體化特性，如飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)、航天器等。

三合一電驅(qū)系統(tǒng)具備以下優(yōu)勢：結(jié)構(gòu)緊湊,利于布置;質(zhì)量輕,行駛能耗低;三相直連,可靠又經(jīng)濟(jì);重心下降,利于整車操控;高速傳動(dòng),帶來較高的扭矩容量和總成效率的提升[3]。相比于傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)電機(jī),三合一電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)帶來了其他的振動(dòng)噪聲問題,主要是電磁噪聲和機(jī)械噪聲。電磁噪聲主要由徑向電磁力產(chǎn)生,目前已對(duì)電磁噪聲的產(chǎn)生機(jī)理進(jìn)行了深入研究。

電磁徑向力和切向力的模型，并進(jìn)行了相應(yīng)的模態(tài)仿真，對(duì)電磁力和振動(dòng)噪聲響應(yīng)進(jìn)行了頻域分析和聲輻射模型的分析，并進(jìn)行了相應(yīng)的仿真和實(shí)驗(yàn)研究，其指出永磁電機(jī)定子主要模態(tài)如圖所示。

本文借助仿真結(jié)果,首先對(duì)比理想狀態(tài)下即徑向力相位差與斜極角度滿足1式條件下，不同斜極形式對(duì)振動(dòng)噪聲的影響；其次對(duì)比實(shí)際狀態(tài)下不同斜極形式對(duì)振動(dòng)噪聲的影響；最后，提取某電磁方案在迭代優(yōu)化過程中不同段上徑向電磁力幅值及相位的變化，借此探討如何在優(yōu)化過程中考慮相位對(duì)振動(dòng)響應(yīng)的影響，進(jìn)而得到更加準(zhǔn)確合理的優(yōu)化目標(biāo)。

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(jí)應(yīng)用工程師編輯整理：王楊 | Ansys 主任應(yīng)用工程師噪聲、振動(dòng)和聲振粗糙度（NVH）是電機(jī)設(shè)計(jì)與性能的關(guān)鍵因素。

噪聲、振動(dòng)和聲振粗糙度（NVH）是電機(jī)設(shè)計(jì)與性能的關(guān)鍵因素。過高的NVH會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品壽命縮短、維護(hù)成本增加和客戶滿意度下降。因此，在設(shè)計(jì)階段早期解決NVH挑戰(zhàn)至關(guān)重要，以避免設(shè)計(jì)階段后期出現(xiàn)重大NVH問題。電機(jī)NVH分析本質(zhì)上是一個(gè)結(jié)合了電磁和機(jī)械分析的、復(fù)雜的多物理場問題——因?yàn)殡姍C(jī)NVH問題通常源于電磁力與結(jié)構(gòu)組件（如定子）之間的相互作用。

B樣機(jī)階段包括：臺(tái)架NVH驗(yàn)證測試、校驗(yàn)仿真優(yōu)化分析結(jié)果、裝車NVH驗(yàn)證測試、達(dá)成單體項(xiàng)目標(biāo)等。整車匹配階段包括電驅(qū)動(dòng)總成懸置系統(tǒng)解耦設(shè)計(jì)、基于統(tǒng)計(jì)能量分析法、吸隔聲試驗(yàn)技術(shù)及臺(tái)架NVH試驗(yàn)技術(shù)的電驅(qū)動(dòng)總成聲學(xué)包和整車聲學(xué)包正向開發(fā)并達(dá)成整車項(xiàng)目目標(biāo)。

為降低變速箱的振動(dòng)噪聲，提高整車噪聲、振動(dòng)與聲振粗糙度(noise vibration harshness，NVH) 性能，通過變速箱下線臺(tái)架(end of line，EOL) 振動(dòng)測試和整車 NVH 測試，對(duì)比分析正常齒廓齒輪、帶 S 形齒廓的齒輪對(duì)整車 NVH 性能的影響。

NVH（噪聲、振動(dòng)、聲振粗糙度）模擬器以交互方式模擬駕駛時(shí)的噪聲和振動(dòng)，如圖 1 所示。駕駛員像在實(shí)車中一樣操作檔位桿和踏板，并實(shí)時(shí)聽到重新擬合的駕駛噪音。根據(jù)所選的模擬器硬件，還會(huì)對(duì)座椅和方向盤等施加振動(dòng)。

電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的整車車內(nèi)聲品質(zhì)預(yù)測電動(dòng)座椅電機(jī)在實(shí)際工作場景中的聲品質(zhì)預(yù)測電機(jī)在電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的聲學(xué)貢獻(xiàn)分析電機(jī)及內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)NVH性能的整車評(píng)估以最接近現(xiàn)實(shí)的聲音情景的方式體驗(yàn)電機(jī)NVH仿真憑借Ansys VRXPERIENCE Sound Pro軟件，工程師可以快速的感受電機(jī)噪聲的仿真結(jié)果。

電機(jī)作為一個(gè)能量轉(zhuǎn)化率高，轉(zhuǎn)速平穩(wěn)，噪聲水平低的設(shè)備被應(yīng)用到越來越多的場景中。但隨著振動(dòng)噪聲要求的不斷提高，低噪聲的電機(jī)也不能達(dá)到我們的而標(biāo)準(zhǔn)。如何通過仿真快速得到電機(jī)的噪聲，并解決電機(jī)的噪聲問題，西門子Simcenter 3D提供了電機(jī)噪聲的仿真解決方案。 首先我們需要對(duì)電機(jī)進(jìn)行電磁場仿真。

圖10 方向盤頻響測試圖 通過車身仿真分析顯示整車聲腔一階模態(tài)也在50Hz附近，如圖11所示。 圖11 整車聲腔模態(tài)圖 綜合以上各子系統(tǒng)的測試結(jié)果，可以分析出該樣車開空調(diào)車內(nèi)振動(dòng)噪聲大原因如下。