车用永磁电机电磁振动与噪声分析

        为分析车用永磁电机在工作过程中的振动与噪声问题，使用JMAG软件对电机气隙磁场进行数值模拟，得到气隙磁密幅值与电磁力波频谱的变化情况。在LMS Virtual.Lab中调用Nastran求解器，分析定子结构的约束模态振型。将电磁激励力映射到定子铁心和绕组上，使用模态叠加法，计算机振动位移响应，并以之作为声学边界，借助AML方法分析该电机在3维空间自由声场中的声压分布。对比不同测点处的声压值，发现靠近机壳中点的声压值一直较大；而靠近轴承处的声压级在中低频段较小，高频很大。另外，随着频率的增加，模态阻尼对噪声的衰减效率在逐渐下降。

       永磁电机在混合动力汽车带来轻便的辅助动力时，也改变了它的噪声、振动和声振粗糙度（NVH)性能。虽然电机在工作过程中，产生的电磁噪声声压级比传统汽油机要小得多，但是该噪声频率很高，而人耳对高频噪声又及其敏感，因此合理分析和降低电磁噪声对改善混合动力汽车的NVH性能，显得很有必要。本文联合使用JMAG，LMS Virtual.Lab软件，通过数值模拟的方式，对比某车用永磁电机在工作过程中不同位置处的振动位移响应和声压级变化情况。另外，还分析了不同模态阻尼下电机辐射声压级的衰减效率，为电机的减振降噪提供理论指导。

       （1）低阶力波在电磁激励力中占主导地位，定子结构中高阶模态频率远远大于激励力频率，对电磁振动结果影响不大；

       （2）机壳中点振动位移响应量最大，轴承处振动位移响应量最小，电机工作过程中产生的切向反力使定子结构振动位移在X和Y方向的分量相差1个数量级左右；

       （3）低频段靠近轴承处声压级很小，随着频率的增大，靠近轴承位置的声压级迅速增大，但总的频段来看，靠近外壳中点的声压级均明显大于其他位置；

        （4）模态阻尼对1400Hz以下中低频噪声衰减作用很小，仅在1400Hz以上的电磁噪声峰值点出现明显的衰减效果，且随着频率的增加，衰减频率在逐渐下降。