车用永磁同步电机的电磁噪声优化研究

车用永磁同步电机的电磁车用永磁同步电机的电磁噪声优化研究多优点而成为电动汽车的主要驱动电机类型之一。容易产生较大的电磁振动和电磁噪声，影响新能源汽车的驾乘舒Gieras[1]首次提出电机电磁噪声主要由定、转子之间的径向文献[2]全面阐述了电动汽车PMSM电机的NVH特性，将文献[3]通过优化转子隔磁桥来降低定子齿部电磁力，并利用仿真与实验对比分析了优化前后的噪声结果，优化后的电机在保证电磁性能的前提下有效降低了电磁噪声。文献[4]通过在转子表面增加辅助槽削弱电机电磁噪声。文献[5]对转子铁心几何参数进行了优化，削弱了共振频段的结构对模型的影响[6]。文献[7]认为机壳端盖的质量效应要大于刚度效应，会降低的两个关键因素[8⁃9]。当电磁力空间阶次与结构模态阶次相同并且电磁力频率与结构模由于车用电机处于一个宽调速的工况，电磁力频率与结构模态固过遗传算法[10]进行多目标寻优，达到优化电磁噪声的目的。本文中所计算的电机为永磁同步电机，磁钢结构采取双V形，参数参数值峰值功率/kW直流母线电压/V最大电流/A420连接方式Y极对数3槽数绕组层数60~18000力数据计算了全电门（WideOpen25％电门开度（PartOpenThrottle25POT25工况由于电驱噪声的峰值主要集中在0～12000r/min，因此本文主要分析优化0～12000r/min范围内的噪声特性。转矩谐波（即齿谐波）和8000r/min时图5、图6分别为WOT工况与th转矩谐波和54th径向力较大。因此本文将优化目标定为大扭矩工况的54th转矩谐波和54th径图4原方案计算等效声功率图5原方案WOT工况电磁力谐波2.优化方法度将复杂度降低至O(mN2大大减少了计算方案数，能够(1)建立电机参数化模型；(2)确定计算工况点；(3)确定优化变量、范围；(4)确定几何约束；(5)确定性能约束条件；(6)确定优化目标。图7NSGA⁃II流程图2.1优化变量的选取参与优化的变量为转子辅助槽的尺寸、两层隔磁桥的厚度和长度、图8转子参数化模型示意图2.2计算工况点的选取考虑到计算量巨大，不可能采取计算所有工况点参与m@8000r/min时的工况数据，把该工况的铁耗作为约束条件。会降低，因此加入50Nm@8000r/图9路谱工作点分布图表2计算工况点工况点参数WOT＠4000r/min转矩WOT＠8000r/min径向电磁力POT254000r/min转矩50Nm@8000r/min铁耗2.3几何约束转子几何模型的合理性主要分为三类，第一类是连续轮廓无交点；本文的转子模型要求隔磁桥不小于1mm。2.4性能约束与优化目标经过研究，把部分优化目标视为强约束条件，优化目标控制在2th2.5优化方案输出3.结果对比th转矩谐波＠4000r/min降低至原th径向力＠8000r/min降低至原方案的1/4。图11WOT工况电磁力谐波－原方案与优化方案对比图12POT25％工况电磁力谐波－原方案与优化方案对比图13优化方案计算等效声功率其中仿真降噪量是图4和图13的峰值点差值，理论降噪量由20lg（Opt／Originn)计算而来。总体趋势一致，优化方案关键的噪声峰值点都得到了较大幅度的电磁力理论降噪量仿真降噪量Torque＿54(WOT@4000r/min）9.5dB7.1dBRadialForcee__54(WOT@8000r/min）4.5dB5.7dBTorque＿54（POT254000r/min）5.4dB2.5dB4.结论本文研究了基于遗传算法多目标寻优的车用永磁同步电机电磁噪(1)运用遗传算法优化车用永磁同步电机的电磁噪声，以转子在优化后最大降噪量达到7.1dB，显著提高了产品的NVH性(2)针对多目标优化的权重分配问题，本文将部分优化目标视th径向力作为约束(3)通过多物理场分析方法对车用电机电磁噪声问题进行识别，参考文献fthePerma-nent-MagnetTransportationElectrification,2019,5(1):59-70.机的电磁振动噪声削弱方法研究[J].中国电机工程学报，动噪声削弱方法[J].微电机，2022，55(8)：8-13.分析与优化[J].微电机，20222,55(1)：25-29.TransactionsonIndustryApplications,2002,38(6):1542.IndustryApplications,2002,38(4):1027.声仿真和试验研究[J].振动与冲击，2022，41（12Com-binationonVib