某款純電動(dòng)汽車用驅(qū)動(dòng)電機(jī)噪聲分析

陳士剛，沙文瀚，杭孟荀，劉新超

(奇瑞新能源汽車技術(shù)有限公司，安徽蕪湖 241002)

0 引言

噪聲是一種能夠引起人煩躁而危害人體健康的聲音。對(duì)汽車來說，不管是純電動(dòng)汽車還是傳統(tǒng)汽車，整車的NVH、噪聲表現(xiàn)等均會(huì)對(duì)駕駛者的主觀感受、駕駛體驗(yàn)等產(chǎn)生不同程度影響[1]。整車的噪聲源主要是動(dòng)力總成部分，通過傳遞路徑對(duì)整車周圍進(jìn)行輻射[2]，當(dāng)前純電動(dòng)汽車動(dòng)力總成主要由驅(qū)動(dòng)電機(jī)及減速器組成，噪聲源主要來自于驅(qū)動(dòng)電機(jī)和減速器。

本文作者基于某款單電機(jī)驅(qū)動(dòng)的純電動(dòng)汽車的噪聲表現(xiàn)，通過對(duì)其驅(qū)動(dòng)電機(jī)定子沖片齒槽、齒寬等結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)、對(duì)電磁方案槽滿率的提升來改善電機(jī)本體的振動(dòng)、噪聲。通過對(duì)優(yōu)化前、后的驅(qū)動(dòng)電機(jī)單體的仿真分析以及對(duì)整車噪聲的對(duì)比測試，結(jié)果表明：優(yōu)化后的驅(qū)動(dòng)電機(jī)徑向磁拉力有一定幅度的減少，對(duì)整車噪聲聲壓值及振幅有約一半的改善，對(duì)純電動(dòng)汽車噪聲整改提供了一定的依據(jù)及相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)。

1 純電動(dòng)汽車整車噪聲測試分析

根據(jù)整車測試數(shù)據(jù)，在7.8、15.6、21.5及51階次噪聲比較凸出，其測試結(jié)果如圖1所示。

圖1 整車噪聲測試結(jié)果

其中，提取驅(qū)動(dòng)電機(jī)的振動(dòng)階次，分別在8、16及48階次噪聲表現(xiàn)明顯，每分鐘5 000多轉(zhuǎn)時(shí)振動(dòng)較大，振幅約1.0g，如圖2所示。所以整車效果表現(xiàn)為駕駛舒適性降低，整車在60～70 km/h時(shí)速時(shí)嘯叫明顯，電機(jī)電磁噪聲尖銳。

圖2 優(yōu)化前電機(jī)振動(dòng)測試

2 驅(qū)動(dòng)電機(jī)噪聲優(yōu)化分析

2.1 電機(jī)沖片結(jié)構(gòu)優(yōu)化

根據(jù)驅(qū)動(dòng)電機(jī)噪聲測試結(jié)果分析，對(duì)電機(jī)定子沖片結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，優(yōu)化后驅(qū)動(dòng)電機(jī)定子沖片齒寬相比原結(jié)構(gòu)加寬25%，齒高相比原結(jié)構(gòu)縮短45%，電機(jī)槽滿率由74%提升到78%，如圖3所示。

圖3 電機(jī)定子沖片結(jié)構(gòu)

2.2 新沖片結(jié)構(gòu)電機(jī)仿真分析

通過二維繪圖軟件將優(yōu)化后的定子沖片結(jié)構(gòu)導(dǎo)入到電機(jī)仿真軟件中進(jìn)行仿真分析。圖4所示為空載電機(jī)定子徑向力密度仿真[3]數(shù)據(jù)。

圖5所示為滿載電機(jī)定子徑向力密度仿真數(shù)據(jù)。從仿真數(shù)據(jù)可知，不論是空載還是負(fù)載，電機(jī)定子徑向力密度均有不同程度的降幅。

圖4 空載電機(jī)定子徑向力密度分析

圖5 峰值扭矩定子徑向力密度分析

2.3 新沖片結(jié)構(gòu)電機(jī)振動(dòng)、噪聲測試

對(duì)比新老電機(jī)振動(dòng)、噪聲測試，結(jié)果如圖6所示，新電機(jī)不論是噪聲還是振動(dòng)都比老電機(jī)有很大地改善；新電機(jī)在 8、16、24、48 階次的振動(dòng)、噪聲比老電機(jī)都降低許多。

圖6 優(yōu)化前、后電機(jī)振動(dòng)、噪聲對(duì)比

3 結(jié)束語

從驅(qū)動(dòng)電機(jī)結(jié)構(gòu)優(yōu)化后的空載及負(fù)載仿真結(jié)果來看，驅(qū)動(dòng)電機(jī)空載和負(fù)載峰值扭矩各階次徑向力密度均有下降，其中空載8、32及48階等噪聲降幅尤為明顯，負(fù)載16階降幅最大，約有5/6的降幅，有效提升了電機(jī)定子總成的固有頻率，電機(jī)電磁噪聲有極大提高；從新、老電機(jī)實(shí)測數(shù)據(jù)來看，不論振動(dòng)還是噪聲，新電機(jī)各階次均有很大地改善。通過對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的噪聲整改分析，給驅(qū)動(dòng)電機(jī)及整車噪聲的整改提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)與方法。