某款纯电动汽车用驱动电机噪声分析

收稿日期：２０１８－０８－１５基金项目：２０１７芜湖市科技重大专项（２０１７ｚｄ０１）作者简介：陈士刚（１９８７—），男，硕士研究生，工程师，主要从事新能源汽车驱动电机系统相关工作。Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｃｓｇ１９８７１＠１６３􀆰ｃｏｍ。ＤＯＩ：１０􀆰１９４６６／ｊ􀆰ｃｎｋｉ􀆰１６７４－１９８６􀆰２０１９􀆰０１􀆰００６某款纯电动汽车用驱动电机噪声分析陈士刚，沙文瀚，杭孟荀，刘新超（奇瑞新能源汽车技术有限公司，安徽芜湖２４１００２）摘要：根据某款纯电动汽车的整车噪声表现，对其动力总成部分驱动电机进行了不同阶次噪声测试与分析。从测试结果来看，在７􀆰８、１５􀆰６、２１􀆰５及５１阶次噪声比较凸出，其中驱动电机在８、１６及４８阶次噪声表现明显。针对此问题，主要从驱动电机电磁方案定子冲片结构方面进行了优化设计，并在驱动电机本体及整车上进行了验证。结果显示驱动电机及整车噪声得到了改善，约有一半的振动幅值得到了减弱。通过对驱动电机的噪声分析、电机电磁方案的优化设计及验证，给驱动电机的噪声整改提供了一种优化方案，同时也对纯电动汽车整车噪声整改积累了相关经验。关键词：纯电动汽车；驱动电机；噪声；定子冲片；结构优化中图分类号：ＴＭ３５１　文献标志码：Ｂ　文章编号：１６７４－１９８６（２０１９）０１－０２２－０３ＮｏｉｓｅＡｎａｌｙｓｉｓｏｆａＤｒｉｖｉｎｇＭｏｔｏｒＵｓｅｄｉｎａＣｅｒｔａｉｎＢａｔｔｅｒｙＥｌｅｃｔｒｉｃＶｅｈｉｃｌｅＣＨＥＮＳｈｉｇａｎｇ，ＳＨＡＷｅｎｈａｎ，ＨＡＮＧＭｅｎｇｘｕｎ，ＬＩＵＸｉｎｃｈａｏ（ＣｈｅｒｙＮｅｗＥｎｅｒｇｙＡｕｔｏｍｏｂｉｌｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＣｏ．，Ｌｔｄ．，ＷｕｈｕＡｎｈｕｉ２４１００２，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｎｏｉｓｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆａｂａｔｔｅｒｙｅｌｅｃｔｒｉｃｖｅｈｉｃｌｅ，ｔｈｅｄｒｉｖｉｎｇｍｏｔｏｒｏｆｔｈｅｐｏｗｅｒａｓｓｅｍｂｌｙｏｆｔｈｅｖｅｈｉｃｌｅｗａｓｔｅｓｔｅｄａｎｄａｎａｌｙｚｅｄａｔａｄｉｆｆｅｒｅｎｔｏｒｄｅｒｎｏｉｓｅ．Ｆｒｏｍｔｈｅｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓ，ｔｈｅｎｏｉｓｅｏｆ７􀆰８，１５􀆰６，２１􀆰５ａｎｄ５１ｏｒｄｅｒｉｓｍｏｒｅｐｒｏｍｉｎｅｎｔ，ａｎｄｔｈｅｄｒｉｖｉｎｇｍｏｔｏｒｉｓｏｂｖｉｏｕｓｉｎｔｈｅｎｏｉｓｅｏｆ８，１６ａｎｄ４８ｏｒｄｅｒ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｓｏｌｖｅｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍ，ｔｈｅｄｒｉｖｉｎｇｍｏｔｏｒｗａｓｒｅｄｅｓｉｇｎｅｄｍａｉｎｌｙｆｒｏｍｔｈｅｓｔａｔｏｒｐｕｎｃｈｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅｍｏｔｏｒｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｓｃｈｅｍｅ，ａｎｄｗａｓｖｅｒｉｆｉｅｄｉｎｔｈｅｄｒｉｖｅｍｏｔｏｒａｎｄｔｈｅｂａｔｔｅｒｙｅｌｅｃｔｒｉｃｖｅｈｉｃｌｅ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｎｏｉｓｅｏｆｔｈｅｄｒｉｖｉｎｇｍｏｔｏｒａｎｄｔｈｅｖｅｈｉｃｌｅｉｓｉｍｐｒｏｖｅｄ，ａｎｄａｂｏｕｔｈａｌｆｏｆｔｈｅｖｉｂｒａｔｉｏｎａｍｐｌｉｔｕｄｅｉｓｗｅａｋｅｎｅｄ．Ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｎｏｉｓｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｄｒｉｖｉｎｇｍｏｔｏｒ，ｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｄｅｓｉｇｎａｎｄｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｓｃｈｅｍｅｏｆｔｈｅｍｏｔｏｒ，ａｎｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｓｃｈｅｍｅｉｓｐｒｏｖｉｄｅｄｆｏｒｔｈｅｎｏｉｓｅｒｅｃｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｄｒｉｖｉｎｇｍｏｔｏｒ，ａｎｄｒｅｌｅｖａｎｔｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅａｌｓｏｉｓａｃｃｕｍｕｌａｔｅｄｆｏｒｔｈｅｒｅｃｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｎｏｉｓｅｏｆｔｈｅｐｕｒｅｅｌｅｃｔｒｉｃｖｅｈｉｃｌｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｂａｔｔｅｒｙｅｌｅｃｔｒｉｃｖｅｈｉｃｌｅ；Ｄｒｉｖｅｍｏｔｏｒ；Ｎｏｉｓｅ；Ｓｔａｔｏｒｆｌｕｓｈｉｎｇ；Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ０　引言噪声是一种能够引起人烦躁而危害人体健康的声音。对汽车来说，不管是纯电动汽车还是传统汽车，整车的ＮＶＨ、噪声表现等均会对驾驶者的主观感受、驾驶体验等产生不同程度影响［１］。整车的噪声源主要是动力总成部分，通过传递路径对整车周围进行辐射［２］，当前纯电动汽车动力总成主要由驱动电机及减速器组成，噪声源主要来自于驱动电机和减速器。本文作者基于某款单电机驱动的纯电动汽车的噪声表现，通过对其驱动电机定子冲片齿槽、齿宽等结构的优化设计、对电磁方案槽满率的提升来改善电机本体的振动、噪声。通过对优化前、后的驱动电机单体的仿真分析以及对整车噪声的对比测试，结果表明：优化后的驱动电机径向磁拉力有一定幅度的减少，对整车噪声声压值及振幅有约一半的改善，对纯电动汽车噪声整改提供了一定的依据及相关的经验。１　纯电动汽车整车噪声测试分析根据整车测试数据，在７􀆰８、１５􀆰６、２１􀆰５及５１阶次噪声比较凸出，其测试结果如图１所示。图１　整车噪声测试结果其中，提取驱动电机的振动阶次，分别在８、１６及４８阶次噪声表现明显，每分钟５０００多转时振动较大，振幅约１􀆰０ｇ，如图２所示。所以整车效果表现为驾驶舒适性降低，整车在６０～７０ｋｍ／ｈ时速时啸叫明显，电机电磁噪声尖锐。ＣＭＹＫ图２　优化前电机振动测试２　驱动电机噪声优化分析２􀆰１　电机冲片结构优化根据驱动电机噪声测试结果分析，对电机定子冲片结构进行优化设计，优化后驱动电机定子冲片齿宽相比原结构加宽２５％，齿高相比原结构缩短４５％，电机槽满率由７４％提升到７８％，如图３所示。图３　电机定子冲片结构２􀆰２　新冲片结构电机仿真分析通过二维绘图软件将优化后的定子冲片结构导入到电机仿真软件中进行仿真分析。图４所示为空载电机定子径向力密度仿真［３］数据。图５所示为满载电机定子径向力密度仿真数据。从仿真数据可知，不论是空载还是负载，电机定子径向力密度均有不同程度的降幅。图４　空载电机定子径向力密度分析ＣＭＹＫ图５　峰值扭矩定子径向力密度分析２􀆰３　新冲片结构电机振动、噪声测试对比新老电机振动、噪声测试，结果如图６所示，新电机不论是噪声还是振动都比老电机有很大地改善；新电机在８、１６、２４、４８阶次的振动、噪声比老电机都降低许多。图６　优化前、后电机振动、噪声对比３　结束语从驱动电机结构优化后的空载及负载仿真结果来看，驱动电机空载和负载峰值扭矩各阶次径向力密度均有下降，其中空载８、３２及４８阶等噪声降幅尤为明显，负载１６阶降幅最大，约有５／６的降幅，有效提升了电机定子总成的固有频率，电机电磁噪声有极大提高；从新、老电机实测数据来看，不论振动还是噪声，新电机各阶次均有很大地改善。通过对驱动电机的噪声整改分析，给驱动电机及整车噪声的整改提供了宝贵的经验与方法。参考文献：［１］魏沈平，王燕，范习平．某电动汽车噪声分析及优化［Ｊ］．北京汽车，２０１２（１）：４２－４４．［２］庞剑，谌刚，何华．汽车噪声与振动：理论与应用［Ｍ］．北京：北京理工大学出版社，２００６．［３］ＬＩＡＮＧＷＹ．Ｒａｄｉａｌｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｆｏｒｃｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｖｅｃｔｏｒ⁃ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄＳＰＭＳＭｓ［Ｊ］．Ｓｍａｌｌ＆ＳｐｅｃｉａｌＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＭａｃｈｉｎｅｓ，２０１１（５）：２２－２５．ＣＭＹＫ