电动汽车驱动电机噪声分析与试验研究

发布时间：2020-06-23 08:34

【摘要】：电动汽车与传统汽车动力结构不同,其电机驱动系统成为车内噪声的主要来源之一。由于汽车驱动电机自身性能需求上追求高功率密度、高转矩密度等导致其振动噪声问题日益突出,影响驾乘的舒适性。本文主要针对电动汽车驱动用永磁同步电机的振动和噪声问题进行理论、试验和仿真三个方面的研究工作,为电动汽车驱动电机振动噪声问题的分析和优化提供指导。首先,对电动汽车驱动电机噪声源类型进行了分析,重点分析了对驱动电机总体噪声贡献量较大的电磁噪声产生的机理,推导出了产生电磁振动噪声的激励源径向电磁力的阶次及频率特征;介绍了驱动电机振动噪声源的识别方法,分析了驱动电机机械噪声和电磁噪声源的特征频率,为后续的振动噪声测试中的阶次跟踪法通过阶次识别电机的噪声源提供了理论基础。其次,介绍了驱动电机振动噪声的试验方法,使用LMS测试设备,通过半球面法并采用对托试验台架对不同负载扭矩下的驱动电机进行了稳态工况以及动态工况下的振动噪声测试。通过阶次及阶次贡献量分析发现驱动电机的8阶、24阶、48阶电磁噪声以及开关频率处电流谐波导致的高频电磁噪声对电机的总体噪声声压级的贡献最大,这类电磁噪声随着负载的增大而噪声声压级显著增大。而1阶、3.6阶等机械噪声对电机总体噪声的声压级贡献量较小且不随负载变化。根据理论分析中的电机噪声源的识别方法对测试后的阶次数据进行了分析,明确了各阶次噪声源的具体来源并提出了相应的优化建议。最后,针对电机噪声声压级贡献量较大的电磁噪声源,建立电机的电磁-结构-声学多物理场仿真分析模型,进行了二维磁场分析、结构模态分析、振动响应分析、声辐射分析。并通过对比振动以及噪声测试的频谱,验证了仿真的可靠性。通过对电机进行电磁-结构-声学多物理场耦合仿真分析,以求在电机的设计阶段可以对电机的电磁振动噪声进行准确求解并可以根据仿真结果去改进电机的设计,尽量控制电机的电磁噪声保持在合理的范围。
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U469.72
【图文】：

性能需求,驱动电机

结构紧凑、体积小、功率密度、转矩密度高。对于电动乘用的空间比较有限，需要电机的结构紧凑、体积小。在不影响到以上要求，必须提高电机的功率密度和转矩密度。所以率密度高是整车对于驱动电机的第一需求。可靠性高。驱动电机作为电动汽车的动力驱动源，其可靠运生命安全。驱动电机安装在整车上，受到整车的冲击振动电压剧烈的波动等恶劣的运行环境，使得电动汽车驱动电机统的工业和家用电器的电机要求更高。效率高、高效区广、重量轻。受制于目前动力电池的能量密程比较有限。使用效率高的驱动电机能够有效的提高能源。另外，使用重量轻的电机也能够提高整车的续航里程。噪声、振动要低。对于消费者而言，不管是电动车还是燃油是他们考虑的第一要素。驱动电机的振动和噪声会明显因此噪声和振动是电动汽车驱动电机的一个重要性能指标

三维结构图,驱动电机,转矩密度

机1．效率高、高效区宽2．转矩密度高 1．结构复杂3．电机体积小、重量轻 2．饱和非线4．调速范围宽1．控制技术成熟 1．高效区窄2．成本低 2．尺寸大，机1. 电机结构简单2. 系统成本低1．电机噪音2．饱和非线3．转矩密度步电机具有功率密度、转矩密度大；效率高、高效宽等一系列优点。因此普遍认为永磁同步电机是最类型。本文研究的电动汽车驱动电机采用的是永磁图 2.2 所示。

【参考文献】