摘要：针对电动汽车中的噪声、振动与痛疾性题目，对电动汽车电机-减速器构成的动力总成编制实行了振动与噪声的咨议。开始提出了一种归纳探讨电机-减速器总成编制的筑模方式，并针对该模子实行了模态判辨；按照现实需求计划了电机-减速器的根本参数，判辨了使得电机与减速器振动与噪声的厉重驱策源；然后针对电磁驱策与死板驱策，对电机-减速器编制的影响实行了振动与噪声判辨；结尾实行了众源驱策影响下，动力总成振动与噪声特点的仿真与尝试验证。笔者将创造永磁同步电机与减速器的动力总成有限元模子，并对布局模态实行判辨；然后辞别对永磁同步电机电磁力特点与减速器齿轮传动特点实行判辨；结尾通过施加电磁力与死板力，实行众物理场耦合振动噪声判辨，并通过尝试判辨验证探讨众源驱策的动力总成一体化筑模的可行性。该动力总成编制由电动机出现转速和转矩，通过轴与减速器齿轮副将转速与转矩进一步转化，所以，能够分成外壳编制与传动编制两个局部。1-电机端盖；2-电机壳体；3-定子死心；4-转子；5-电机与减速器衔尾面；6-减速器壳体；7-输入轴；8-一级齿轮副；9-二级齿轮副；10-轴承；11-输出轴图1中：1、2、3、5、6为动力总成外壳编制；4、7、8、11为传动编制；10为轴承，用于壳体编制与传动编制的衔尾，电机通过转子启发输入轴，通过两级齿轮副减低转速增大转矩。传动编制因为存正在转矩脉动以及齿轮啮合效应，通过轴承与壳体的衔尾直接将出现的振动影响正在壳体编制上。以往对电机的振动噪声咨议仅仅探讨电磁力所惹起的振动，而正在动力总成中，电机与减速器正在外壳布局上是刚性衔尾的，除电磁力外，传动编制正在轴承衔尾处也能够将振动通报至壳体，从而惹起振动噪声。笔者所咨议的动力总成由两局部组成：永磁同步电机和减速器。针对分歧模子布局，笔者采用分歧单位实行网格划分。螺栓衔尾使得电机端盖与壳体、减速器与电机之间刚性接触，笔者采用BEAM+RBE2单位模仿螺栓布局。模态是编制的固有特点，对付咨议编制的振动与噪声有着要紧意旨。所以，笔者连接有限元判辨特征，辞别对永磁同步电机与动力总成编制实行模态判辨。表1中，比较永磁同步电机与动力总成编制实行模态判辨结果能够看出，正在好像阶次下，动力总成的固有频率更低，尤其茂密。由此注脚：正在动力总成编制的振动噪声判辨中，探讨无缺的动力总成模子将会有助于取得更充裕、更无误的动力学相应。动力总成编制中，出现振动与噪声的驱策厉重有：(1)永磁同步电机的电磁驱策；(2)齿轮啮合惹起的死板驱策。电磁驱策通过永磁同步电机定子铁芯通报，并惹起壳体的振动与噪声；死板驱策厉重通过传动编制中轴承与壳体的衔尾通报。永磁同步电机是通过定子绕组电流出现的气隙回旋磁场与转子永磁磁场彼此影响，出现转矩。气隙磁场中，同时也出现影响于定子铁芯内部的电磁力波，通过通报惹起全面铁芯与壳体的布局振动，并向外辐射电磁噪声。笔者采用8级48槽永磁同步电机，采用双“一”字形永磁体布局的电磁计划。永磁同步电机正在正弦波供电前提下，渺视定子铁芯磁阻和磁道饱和的影响，电机中气隙磁密的解析式为：正弦波三相均衡供影戏响下，三相永磁同步电机磁动势的时光空间漫衍可分为转子侧与定子侧，辞别如下：式中：f1(θ,t)—转子侧磁动势空间漫衍；f2(θ,t)—定子侧磁动势空间漫衍；fυ,fμ—谐波峰值；ν—转子空间谐波次数；μ—定子的空间谐波次数；ω—输入电流脉动，ω=2πf；p—电机极对数；φ—定转子谐波矢量之间谐波夹角。由式(4)能够看出：正在各样磁场协同影响下，气隙磁密有较为庞杂的谐波因素。空间极对数较低的径向电磁力对电磁振动起厉重影响；同时，空间谐波次数较低的径向电磁力厉重由永磁体u次径向谐波磁场与电枢响应υ次径向谐波磁场彼此影响出现。对气隙磁通密度领会，可取得径向气隙磁通量密度、切向气隙磁通量密度。按照麦克斯韦定律，能够取得单元面积径向电磁力和单元面积切向电磁力，即：式中：μ0—真空磁导率；Br—径向气隙磁通密度；Bt—切向气隙磁通密度；Fr—单元面积径向电磁力；Ft—单元面积切向电磁力。径向电磁力是惹起电机定子及壳体出现振动的厉重要素；影响正在定子铁芯上的切向电磁力厉重使得铁芯齿部爆发形变；铁芯齿部宽度和刚度妥当时，切向电磁力对壳体和铁芯的振动与噪声功绩量很小，能够渺视其影响[14]。正在三相正弦电流影响下，笔者辞别对转速为1 000 r/min、2 000 r/min、3 000 r/min、4 000 r/min、5 000 r/min实行电磁力波判辨。通过判辨图2可知：正在分歧转速下，径向力波阶次漫衍相仿，均为基波，8次、24次、48次谐波含量较大；此中，8次谐波为惹起电磁振动的厉重谐波。以电机转速正在3 000 r/min为例，转子基频f=50 Hz，电机极对数p=4，电机的电磁力峰值频率是以转子基频的2np倍为主。定子齿槽受到的电磁力频率厉重为：8f(400 Hz)、16f(800 Hz)、24f(1 200 Hz)、48f(2 400 Hz)等。动力总成内部驱策是指减速器齿轮正在啮合经过中出现的动态驱策。齿轮啮合经过中，因为通报差错和时变啮合刚度等要素，使得啮合经过中出现振动，该振动通过轴承通报到动力总成壳体，从而惹起振动与噪声。从图3能够看出：随轴承处加快率值正在9.65阶辞别正在800 Hz与1 710 Hz显露峰值，21阶辞别正在800 Hz与1 435 Hz显露峰值，9.65阶正在低频率与高频率均大于21阶，为厉重振动噪声由来，即二级齿轮副；正在中频段厉重噪声由来为21阶，即一级齿轮副。动力总成由永磁同步电机与减速器构成，振动相应判辨涉及到电磁力驱策与死板驱策的众物理耦合，须要实行众个工程软件耦合判辨。电磁力通过Maxwell计较，并施加正在定子铁芯齿部；动力总成死板驱策通过Romax软件计较，并通过轴承通报至动力总成壳体。按照该编制特点，笔者咨议正在0～5 000 r/min的工况下，动力总成编制的众源驱策振动相应；并挑选壳体编制中两个测试点：点1测试点位于减速器外部壳体，点2位于永磁同步电机外部壳体。仅正在电磁驱策影响下，测试点1、2厉重阶次电磁力的功绩量厉重由8阶、16阶、24阶、48阶构成。(1)按照测试点1的结果能够看出：正在动力总成编制中，减速器壳体受到电磁驱策的影响。固然电机定子与减速器布局上没有直接接触，但依旧收到电磁驱策的影响。这剖明对动力总成编制NVH的咨议，应一体化筑模；(2)测试点1振动相应彰着小于测试点2，注脚电磁驱策厉重影响点正在与定子直接衔尾的电机壳体，而正在减速器端厉重是通过外壳振动相应的通报，振动幅值减小，与表面相符；(3)从测试点1与测试点2中能够看出：8阶、24阶会惹起较大的振动；按照测试点2的振动相应结果能够看出：8阶正在4 000 r/min～5 000 r/min有较大的振动相应，对应的8阶频率正在2 133.33 Hz～2 666.67 Hz；按照模态判辨结果能够看出:有11～19阶模态正在该鸿沟内，惹起较大共振。(1)正在0～5 000 r/min鸿沟内，死板驱策为影响振动的厉重源由。比较点1、点2能够看出，正在电机侧电磁驱策依旧会出现较大的振动相应，而正在减速器侧电磁驱策的影响所占比例较小；(2)该动力总成编制中，正在3 000 r/min～5 000 r/min鸿沟内，振动相应幅值较大，会出现较大振动噪声题目。(1)电磁驱策与死板驱策协同影响着动力总成编制的振动噪声特点；此中，死板驱策为厉重影响要素，而二级齿轮副的9.65阶齿轮啮合驱策对本咨议动力总成编制有着较大的影响；(3)相较于死板驱策，电磁驱策具有更众谐波分量，更易出现布局共振，使得动力总成编制正在速率较高时出现较为庞杂的动力学相应。综上结论可知，应归纳探讨上述两个要素，再通过一体化筑模，才调取得较为确切的仿线 噪声测试尝试及结果判辨为了进一步验证仿真布局简直切性，笔者进运动力总成噪声测试尝试。尝试相干配置蕴涵：永磁同步电机与减速器的动力总成编制、驾驭器、麦克风、LMS Testlab判辨配置等。尝试中参考国家圭臬，正在半消音室内，麦克风间隔动力总成1 m的间隔。测试工况为动力总成编制从1 000 r/min到5 000 r/min的加快噪声。

(1)正在好像阶次下，一体化筑模固有频率有所消浸，并有更充裕的固有模态漫衍，更易出现共振。经归纳探讨，永磁同步电机与减速器的一体化筑模可能尤其确切地反响电动汽车动力总成的振动相应特点；

(2)死板驱策和电磁驱策是惹起动力总成壳体布局振动的厉重驱策源，死板驱策为厉重影响要素，电磁驱策则正在特定阶次有较大的影响；

(3)电磁驱策厉重惹起动力总成电机局部壳体的振动，但正在减速器壳体局部也受到电磁驱策的影响，齿轮啮合出现的死板驱策同样也会使得电机壳体出现振动。所以，正在动力总成编制中，须要归纳探讨电磁驱策、死板驱策；

(4)本咨议动力总成编制厉重影响要素为二级齿轮副的9.65阶死板驱策与电机的8阶电磁驱策。仿真结果与尝试结果相适当，进一步注脚众源驱策动力总成一体化筑模能够有用地判辨动力总成NVH职能。