新汽车电机基础控制 7

电动汽车电机噪声、振动和声振粗糙度（NVH）第9章9.1电机振动与噪声9.1.1振动、声音和噪声振动：是弹性体质点或者弹性体中心在平衡受到扰动时，交替在平衡位置相反方向的往复运动。声音：在弹性固体、液体或气体介质中传播、能够被人耳听到、频率范围约为20

Hz

~

20000

Hz的振动。噪声：是一种令人感到不适的或有干扰性的声音。空气噪声和固体中传播的结构噪声在产生机理上是不同的。空气噪声是大量空气的运动或者高气压造成的，而结构噪声则是通过固体振动传播的。9.2.2电机噪声电机噪声源可分为三类：电磁噪声、空气动力噪声和机械噪声。电磁噪声：由电源控制单元的PWM谐波引起的，或是由来自电机的过量电磁谐波引起的噪声空气动力噪声：是由风扇、转子和气流效应产生的机械噪声：主要由运动转子、轴承以及电机的电刷和滑环或换向器摩擦引起9.2.3电动机的振动引起电动机振动的原因可分为四类：1）电动机机座的振动；2）转子不平衡引起的振动；3）电动机轴承引起的振动；4）电动机定子绕组的振动。9.3电机NVH设计9.3.1磁铁形状与布置对电机NVH的影响磁铁形状（V型角度，极弧与极节距之比，磁流集中半径）；避免斜绕组；改变转子槽数；优化开槽，引入楔形槽与楔形；应用斜圈绕组；在运行问题点进行优化9.3.2绕组对电机NVH的影响

绕组布置不合理会导致转子径向不平衡磁拉力，为了避免不平衡的磁拉力，可以通过优化绕组分布结构，使三相线圈空间分布均匀来抑制振动与噪声。9.3.3槽及极对数对电机NVH的影响齿槽转矩是由于电机定子与转子的永磁体磁钢相互作用产生的转矩。通过在定子上开槽并优化设计槽的宽度与位置以及优化设计磁铁的位置，可以减少齿槽转矩并减少电机的振动。9.4电动机和内燃机噪声特性比较

发动机产生的噪声是宽带噪声。它是音调噪声成分、脉冲噪声成分和流动噪声成分的混合。音调噪声被定义为具有单一频率或有限频率范围的高能量噪声。音调噪声是由涡轮增压器、发电机或齿轮等来源产生的。脉冲噪声是噪声在短时间内突然上升，然后衰减。脉冲噪声通常由燃烧或喷油器产生。流动噪声是湍流在表面上产生的噪声。流动噪声是由气流或流体流动产生的。电动机噪声主要由相对较高频率的电磁力引起，具有纯音调特性。在电动机中，机械源会产生低频宽带噪声。9.5开关磁阻电机NVH

开关磁阻电机（SRM）辐射的噪声较高，这限制了它们的广泛应用。噪声源SRM中有多个噪声源，除了电磁源之外，机械源和空气动力源也会导致电动机产生噪声和振动图

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开关磁阻电机中的典型振动和噪声源源头噪声控制当针对电磁力（切向分量的谐波或径向分量的谐波）时，降噪减振的主要方法通常是增强电磁设计或改善电流控制。可以通过修改转子和定子组件的几何结构来改进电磁设计。通过电流控制实现的典型改进包括在给定的电源电压限制内优化控制参数，例如导通角和相电流的形状。传动噪声控制可以通过提高定子组件的刚度或增加结构的阻尼来改善SRM的噪声和振动。增加定子组件的刚度会增加其固有频率。如果定子组件的固有频率超出相同圆周模式的径向力的激励频率，则可以避免共振。这减少了定子框架的变形，从而有助于减轻噪声。结构设计和材料以提高模态性能

降低音调噪声响度主要可以通过两种不同的方法实现：1.可以通过改善结构的阻尼或将固有频率移离激励频率来最小化结构振动。2.增加声学介质中声波的阻抗。根据输入所需的能量，可分为主动和被动：主动方法需要传感器、执行器和控制系统才能运行，被动方法依赖于材料特性。

主动和半主动控制方法（例如主动噪声消除（ANC）

和主动振动控制（AVC））需要具有多个传感器和次级噪声/振动源的反馈机制，因此它们比被动方法更昂贵。ANC在较低频率下有效，可以局部或全局应用。AVC方法需要压电、磁致伸缩或电磁执行器。SRM噪声和振动减轻方法比较9.6电机NVH的集成技术

对于整车NVH性能而言，它是所有部件综合在一起时各个部件以及激励源的综合性能。毫无疑问，好的部件、系统和装配对整车NVH性能是非常重要的。但是好的部件设计制造，装到整车上，不一定能够获得好的整车的NVH性能。

整车的NVH匹配集成技术就是要在管控部件系统的NVH设计开发的基础上，对部件与整车的NVH匹配，对系统与整车的NVH匹配进行NVH设计开发。整车NVH开发集成的技术之一是规划整车的模态分离。

除了电机本身NVH设计外，电机与车辆的悬置是控制电机振动传到车身的重要系统。

对电机进行声学包包装处理。使用吸声材料对电机进行声