永磁同步電動(dòng)機因其體積小、質(zhì)量輕、效率高等特點(diǎn)被廣泛用于純電動(dòng)汽車(chē)。作為純電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力源，和傳統汽車(chē)一樣，是產(chǎn)生整車(chē)噪聲的一個(gè)主要來(lái)源。而不一樣的是和傳統汽油車(chē)相比，純電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力源永磁同步電機產(chǎn)生的高頻噪聲，尖銳刺耳讓人難以忍受，造成的危害更大，影響駕駛員和乘客的身心健康。噪聲作為電機的主要質(zhì)量指標之一[1]，其噪聲的大小決定了整車(chē)的舒適性。 本文基于對某款純電動(dòng)汽車(chē)車(chē)用永磁同步驅動(dòng)電機噪聲進(jìn)行測試和分析，數據上發(fā)現全油門(mén)加速工況車(chē)速在25Km/h~75Km/h對應電機轉速1500r/min~6000r/min之間的48階次噪聲聲壓級較高，人耳也能明顯聽(tīng)出高頻刺耳嘯叫聲[2]。因電機已量產(chǎn)，重新設計電機的磁路結構成本高、周期長(cháng)、產(chǎn)線(xiàn)也需要大變，花費代價(jià)太高，本文在僅改變轉子磁鋼結構的基礎上優(yōu)化永磁同步驅動(dòng)電機48階次噪聲，以較小的代價(jià)控制其聲壓級以達到可接受范圍。 1 純電動(dòng)汽車(chē)驅動(dòng)電機噪聲分析 在全油門(mén)加速工況下，測試車(chē)內駕駛員右耳噪聲數據，繪制出48階次彩圖，如圖一所示[3]。整車(chē)車(chē)速在25Km/h~75Km/h對應電機轉速1500r/min~6000r/min之間的48階次噪聲聲壓級較高，整車(chē)內電磁噪聲明顯。下面通過(guò)改變轉子磁鋼結構來(lái)分析其對48階次噪聲的影響。 2 驅動(dòng)電機轉子磁鋼優(yōu)化分析 電機的電磁噪聲主要是由電機內部振動(dòng)而產(chǎn)生，各階次的諧波會(huì )引起振動(dòng)，削弱各階次的諧波對電磁噪聲的改善起到很大作用，而轉子分段斜極是一種能有效削弱齒諧波、改善電機齒槽轉矩和轉矩脈動(dòng)的常用方法[3]。 圖二 某新能源電動(dòng)汽車(chē)初始轉子磁鋼示意圖 2.1 原電機轉子磁鋼兩段式斜極結構 圖二所示為某新能源電動(dòng)汽車(chē)初始轉子磁鋼示意圖，轉子磁鋼分為兩段式，為兩段式斜極結構。為找出效果較好轉子磁鋼方案進(jìn)行整車(chē)搭載驗證，測試兩段式斜極臺架數據與優(yōu)化后的轉子磁鋼方案對比，選出臺架測試最優(yōu)方案。電機運行工況：模擬整車(chē)全油門(mén)加速。 圖三所示為兩段式斜極在臺架上測試數據，測試轉速為1500到6000轉，匹配整車(chē)在此轉速段的噪聲。數據上可看出此轉速段48階次噪聲在70分貝以上，最高達80分貝以上，駕駛員在駕駛室內能明顯感受到尖銳的電磁噪聲。 2.2 4段式斜極V型結構 圖四所示為4段式斜極V型結構轉子磁鋼示意圖，改變磁鋼結構到V型，電機運行工況：模擬整車(chē)全油門(mén)加速。 4段式斜極V型結構的噪聲測試結果如圖五所示，其48階次噪聲在1600r·min-1~1900r·min-1轉速段及3900 r·min-1噪聲反而升高，此方案使得噪聲效果變差。 2.3 4段斜極ZigZag結構 圖六所示為4段斜極ZigZag結構轉子磁鋼示意圖，磁鋼采用四段式交叉布置。電機運行工況：模擬整車(chē)全油門(mén)加速。 4段斜極ZigZag結構轉子磁鋼示意圖噪聲測試結果如圖七所示，其48階次噪聲在1500r·min-1~3000r·min-1轉速段及4600 r·min-1以上有一定的改善效果，噪聲降低約4dB，全轉速段的噪聲平均值低于優(yōu)化前。 2.4 6段斜極ZigZag結構 圖八所示為6段斜極ZigZag結構轉子磁鋼示意圖，磁鋼采用6段式段式交叉布置。電機運行工況：模擬整車(chē)全油門(mén)加速。 優(yōu)化前后的噪聲測試結果如圖九所示。優(yōu)化后的方案其48階次噪聲在2300r·min-1之前噪聲效果變差，高于優(yōu)化前2-6dB，2300r·min-1以上改善效果較明顯，噪聲降低最大值達到15dB，全轉速段的噪聲的平均值遠小于優(yōu)化前。，此方案配合低轉速段噪聲抑制方案也可使得整車(chē)有個(gè)較好的噪聲效果。 2.5 4段斜槽平行結構 圖十所示為4段斜槽平行結構轉子磁鋼示意圖，磁鋼采用4段式平行斜槽布置。電機運行工況：模擬整車(chē)全油門(mén)加速。 4段斜槽平行結構的噪聲測試結果如圖十一所示，其48階次噪聲在全轉速段都有改善效果，低轉速段效果比較明顯，降幅達6~15dB。因低速段工況駕駛員使用頻率較高，采用此方案能達到較好的結果。 3 總結 本文從驅動(dòng)電機轉子磁鋼結構方面進(jìn)行臺架的測試與驗證。測試結果顯示不同轉子磁鋼結構對噪聲的表現差異較大，4段式斜極V型結構多噪聲不僅沒(méi)有改善反而使得噪聲效果變差。4段斜極ZigZag結構和6段斜極ZigZag結構僅對部分轉速段有一定的改善。6段斜極ZigZag結構方案配合低轉速段噪聲抑制方案也可使得整車(chē)有個(gè)較好的噪聲效果。4段斜槽平行結構對48階次噪聲改善效果比較大，低速段降幅達6~15dB，48階次噪聲降低到較好的水平，5000轉以下也是城市工況最常用轉速段，采用此方案可提高整車(chē)的噪聲表現。 參考文獻： [1] 陳永校,諸自強,應善成. 電機噪聲的分析和控制[M]. 浙江：浙江大學(xué)出版社, 1987 [2] 陳士剛,沙文瀚,杭孟荀,等. 某款純電動(dòng)汽車(chē)用驅動(dòng)電機噪聲分析[J]. 汽車(chē)零部件, 2019(1):22-24 [3] 姚學(xué)松，陶文勇.某款電動(dòng)汽車(chē)驅動(dòng)用永磁同步電機噪聲分析[J]. 汽車(chē)零部件,2019,26(12):74-77 作者簡(jiǎn)介：陶文勇（1993-），男，主要從事新能源汽車(chē)驅動(dòng)電機系統相關(guān)工作。E-mail：taowenyong@mychery.com。 （注：本文來(lái)源于《電子產(chǎn)品世界》雜志2020年10月期）
圖一車(chē)內駕駛員右耳噪聲階次彩圖
圖三兩段式斜極臺架測試數據圖
圖四 4段式斜極V型轉子結構示意圖
圖五4段式斜極V型結構臺架測試數據圖
圖六 4段斜極ZigZag結構轉子磁鋼示意圖
圖七 4段斜極ZigZag結構臺架測試數據圖
圖八 6段斜極ZigZag結構轉子磁鋼示意圖
圖九6段斜極ZigZag結構臺架測試數據圖
圖十 4段斜槽平行結構轉子磁鋼示意圖
圖十一 4段斜槽平行結構結構臺架測試數據圖
