第二章 电机振动和噪声控制

第一节 电机振动和噪声概述

与传统汽车相比，新能源汽车普遍采用电驱方式，因此对于电驱系统自身的NVH^[1]问题以及其与整车的匹配问题逐渐引起了大家的重视。

一、电机系统组成及主要声源

电机系统主要由电机、变速器组成，其主要声源为电机及变速器噪声，在逆变器控制逻辑处理不好的情况下，逆变器产生的噪声将会成为第三个声源。电动机系统的主要声源如图2-1-1所示。

对于其关键载荷激励，往往会引起的噪声类型如图2-1-2所示。

其中与传统的变速器相比较，变速器的敲击噪声不是很重要，主要是由于安装电机后，变速器的车载振动环境明显优于传统车辆。

二、电机与发动机辐射噪声频谱差异

传统动力总成的主要噪声源由以下几个部分组成：

1）进气系统噪声。

2）排气系统噪声。

3）发动机+变速器结构辐射噪声。

而电动汽车中的电机系统，其主要噪声源为电机+变速器结构辐射噪声。因此，为了更好地对比二者之间的差异，采用升速状态下的发动机辐射噪声与电机辐射噪声坎贝尔图进行对比（图2-1-3和图2-1-4）。

从图2-1-3和图2-1-4的对比来看，传统发动机与电机噪声的声学特征存在以下差异：

1）发动机的宽频噪声较为明显，主要是由于发动机的燃烧噪声所致。

2）电机的阶次噪声在600Hz以内明显低于发动机的阶次噪声，主要是由于发动机的阶次噪声主要集中在低频，低频能量密度较强。

3）电机噪声的主要能量密度集中在600Hz以上的中高频段，主要由电机的齿槽数产生的高阶噪声及变速器的齿轮阶次产生的高频噪声组成。

4）从整体图可以看出，电机噪声的单频声更严重。

三、电动汽车车内噪声

将传统的发动机替换为电机系统后，其车内噪声如图2-1-5所示。主要原因是发动机的辐射噪声（图2-1-3）及振动明显高于电机系统（图2-1-4）。

但由于电机的单频声成分较强，因此导致电动汽车内会存在较为尖锐的高频噪声，该噪声往往很难被人接受，因此电动汽车除了要关注声压级外，同时也需要关注车内的声品质特性。

四、电驱系统降噪

对于电驱系统，其主要声源为电机及变速器。在降噪设计上，对于变速器与传统汽车变速器类似；不同的地方主要集中在电机上。对于电机，常用的降噪手段有：

1）采用斜槽转子或定子；可以有效消除电机的高阶谐波，从而有效抑制噪声；也可以达到减少电机力矩波动的目的；该方法会引入电机产生轴向力，因此也可以采用人字形的对斜转子，从而抵消轴向力。

2）减少电机输入电流的谐波成分。

3）优化电机的结构设计，主要从防止共振的角度，尽量避免由于共振引发的噪声。

4）优化转子的不平衡量，可以有效降低转子的轴承载荷，进而有效降低电机辐射噪声。

5）有效控制转子与定子之间的气隙。

6）优化硅钢片的固定工艺，增强硅钢片的轴向刚度。