NVH培训教案课件

车用电机噪声与振动控制华川电装&西南交大主要内容1.

车用电机NVH研究意义及相关厂家标准2.噪声测量分析3.电机噪声振动测试技术及分析方法4.车用雨刮电机噪声研究1.车用电机NVH研究意义及相关标准NVH应用：汽车的噪声和振动源指噪声振动等动态舒适感，反映了设备的动态特性。由于其中的三个因素在车辆机械中密不可分，故经常把他们放在一起研究。NVH：

Noise-噪声、Vibration-振动、Harshness-声振粗糙度1.车用电机NVH研究意义及相关标准近年来鉴于汽车的各个方面水平有所提高，汽车NVH性能已成为了现代汽车工业制造质量的一个综合性技术指标。为了满足用户对乘坐舒适性不断增长的要求，各大汽车公司都制定了自己严格的控制标准，成立自己的噪声、振动研部门，将车内噪声控制作为一个重要的研究方向，同时零部件公司也有自己的NVH试验室，从事零部件的噪声振动研究。影响车内噪声大小的主要激励源有发动机、动力总成、轮胎、路面车用电机等，近几十年来，随着主要噪声振动源的性能改善，车内噪声与振动大大降低，原来诸多如车用电机等次要噪声振动源突现出来。汽车中使用的电机数量很多，如发电机、启动电机、冷却风扇电机、雨刮器微型电机、窗口升降微型电机等，品种很多。每辆经济型汽车至少配备15台以上，普通轿车至少配备40-50台，而豪华型轿车则需要配备60-70台甚至上百台。因此，车用电机的噪声振动研究变得越来越重要。

1.车用电机NVH研究意义及相关标准车用电机NVH研究意义：1.车用电机NVH研究意义及相关标准麦克风位置车用电机NVH相关标准：1、交流发电机噪声标准上汽集团交流发电机噪声测试标准（SMTC3841001－2012（V2））噪声极限值线C所指传声器位置处的噪声等级不得超过线C。线A所指传声器位置处的噪声等级不得超过线A。在2000r/min至4000r/min区间内以不高于200r/min的带宽采样，峰值噪声不超过线B 1.车用电机NVH研究意义及相关标准麦克风位置福特公司交流发电机噪声测试标准1.车用电机NVH研究意义及相关标准全负荷总体及电磁噪声级限值福特公司交流发电机噪声测试标准1.车用电机NVH研究意义及相关标准噪声限值2、雨刮电机噪声、振动标准上汽雨刮噪声、振动标准（MGRES:62.21.715）振动限值长安雨刮电机噪声测试标准1.车用电机NVH研究意义及相关标准测点布置B211雨刮电机单体1/3rd倍频程频谱特征频段400Hz以下400~1000Hz1000~2000Hz2000Hz以上前雨刮电机高速档1/3rd倍频程目标25dB(A)41dB(A)41dB(A)48dB(A)前雨刮电机低速档1/3rd倍频程目标22dB(A)36dB(A)36dB(A)46dB(A)B211雨刮电机单体噪声声压级档位高速档低速档目标值52dB(A)46dB(A)长安雨刮电机噪声测试标准1.车用电机NVH研究意义及相关标准测点布置B211雨刮电机单体1/3rd倍频程频谱特征频段400Hz以下400~1000Hz1000~2000Hz2000Hz以上前雨刮电机高速档1/3rd倍频程目标25dB(A)41dB(A)41dB(A)48dB(A)前雨刮电机低速档1/3rd倍频程目标22dB(A)36dB(A)36dB(A)46dB(A)B211雨刮电机单体噪声声压级档位高速档低速档目标值52dB(A)46dB(A)3.A101-EA10风扇总成噪声测试标准1.车用电机NVH研究意义及相关标准麦克风布置风扇冷却模块的噪声目标风扇工作电压总声压级

dB（A）音调度（tu）尖锐度（acum）低档1800rpm630.112.5高档2150rpm680.202.71/3倍频程频谱目标中心频率(Hz)506380100125160200250315声压dB(A)101516182832365543中心频率(Hz)40050063080010001250160020002500声压dB(A)476154605758585656中心频率(Hz)3150400050006300800010000125001600020000声压dB(A)584848464337342913噪声定义：实际应用——不需要的声音。噪声测量目的：

衡量设备或产品的质量分析噪声产生的原因基本术语：

声场、自由声场、扩散声场

消声室（边界完全吸收声波）：允许声波在任何方向作无反射自由传播的空间。

半消声室：声波除仅以地面作为反射面，在其他方向作无反射自由传播的空间

混响室（边界完全反射声波）：允许声波在任何方向作无吸收传播的空间。2.噪声测量分析2.1噪声测量的主要物理参数声压p：没有声波作用时，媒质中的压强为p0，当有声波传播时，媒质中某处的压强为p1。介质受到声波作用后，产生的压强的微小的增量,即p=p1-p0，其单位为Pa(帕)。某一点的声压称为该点的瞬时声压。通常人耳只能感受一个稳定的有效声压。有效声压是一个变化周期内瞬时声压的均方根值听阈声压：人耳可听到的最弱声压，2

10－5

Pa痛阈声压：人耳感觉疼痛的声压，20Pa声场：存在声波的空间。2.噪声测量分析1）声压及声压级声压级Lp:p0----基准声压，p0=2*10-5Pa；p----测点的声压。为什么用对数表示？这样，声压变化10倍，声压级变化20dB；声压变化100万倍，声压级变化120dB；听阈声压与痛阈声压间的声压级变化幅度为0----120dB。2.噪声测量分析2.1噪声测量的主要物理参数声功率：声源在单位时间内辐射的总能量。单位：W

为便于衡量声功率的相对大小，引入声功率级Lw(dB)

W0----基准声功率，W0=2*10-12W；

W----声源辐射的声功率。声压级与声功率级的关系：功率级不能直接测得，可在一定条件下利用声压级进行换算，见表13-12.1噪声测量的主要物理参数2）声功率及声功率级2.噪声测量分析声压级换算为声功率级的原因：

声压级的值与声源----测点间的距离及测量环境有关，而声功率级与测点无关，故对于固定式机械设备，ISO推荐以声功率级作为噪声的评价量。2.噪声测量分析2）声功率及声功率级当噪声源为两个时，总声压级应该是两个噪声源声压能量的叠加，即：若有n个互不相关的声源，声场中总声压级与总声功率级为：工程实践中，为简便起见，常利用两个声压级之间的差值来求得总声压级值：L=L1+△L

式中，L1为噪声源中较大的一个声压级，△L为附加增值，由下表查出：声级的单位dB（分贝）是对数单位，因此声级的求和叠加不能像一般的自然数直接进行，应按能量相叠加的关系进行运算。两个噪声级算术差012345678910附加增值△L3．02．52．11．81．51．21．00．80．60．50．42.噪声测量分析2.2声级的合成与分解1）声级的合成设有如下关系式经代数运算，可得2）声级的分解2.噪声测量分析2.2声级的合成与分解定义：围绕噪声源在同一测量表面上多个测点噪声级的平均值。

根据能量叠加原则，可得声压级平均值Lpm为简便算法：当各测点声压级之间相差不大于5dB时，可按算术平均法计算，其误差小与1dB。2.噪声测量分析2.3声级平均值式中：Lpi(i=1,2,…,m)为第i个测点测得的声压级；m为测点总数。2.噪声测量分析2.3声级平均值时域分析与频域分析的关系可以用下图说明：连续傅里叶变换对2.噪声测量分析2.4噪声频谱分析1）频谱分析方法2.噪声测量分析2.4噪声频谱分析1）频谱分析方法离散傅里叶变换对离散傅里叶变换图像推演2.噪声测量分析2.4噪声频谱分析1）频谱分析方法2.噪声测量分析2.4噪声频谱分析1）频谱分析方法

人耳听音的频率范围为20Hz到20KHz，在声音信号频谱分析一般不需要对每个频率成分进行具体分析。为了方便起见，人们把20Hz到20KHz的声频范围分为几个段落，每个频带成为一个频程。频程的划分采用恒定带宽比，即保持频带的上、下限之比为一常数。实验证明，当声音的声压级不变而频率提高一倍时，听起来音调也提高一倍。

设上限频率为f1,下限频率为f2.

对于倍频程

对于1/3倍频程

中心频率

2.噪声测量分析2.4噪声频谱分析2）倍频程、1/3倍频程中心频率频率范围中心频率频率范围31.522.4～451000710～14006345～9020001400～2800125905600250180～35580005600～11200500355～7101600011200～22400中心频率频率范围中心频率频率范围2522.4～28800710～90031.528～35.51000900～11204035.5～4512501120～14005045～5616001400～18006356～7120001800～22408071～9025002240～280010090～11231502800～355012511245001601405600200180～22463005600～7100250224～28080007100～9000310280～355100009000～11200400355～45012500112005601600014000710倍频程中心频率与频率范围1/3倍频程中心频率与频率范围2.噪声测量分析2.4噪声频谱分析2）倍频程、1/3倍频程案例2.噪声测量分析2.4噪声频谱分析2）倍频程、1/3倍频程频谱图：以选用的频程中心频率为横坐标，以相应的频程声压级（或声功率级）为纵坐标，所绘制的曲线图。是分析噪声来源及频率特性的基本工具。2.噪声测量分析2.4噪声频谱分析3）恒定窄带宽由于时域数据的突然截断，会引起频域能量的泄露从上面的傅里叶变换对可知，傅里叶变换是一种全局变换，要么完全在时域，要么完全在频域，因此无法表述信号的时频局域性质，即它不能确定某种频率分量发生在哪些时间内，以及某段时间内的信号包含哪些频率。而这恰恰是非平稳信号最根本、关键的性质。下图为实车上发动机提速状态下，起动电机的垂向振动时域曲线及其幅值谱。由图可见，转速变化时，普通频谱分析无识别频率特征，频谱图出现“频率模糊”现象。2.噪声测量分析2.5噪声的阶次分析1）傅里叶变换的局限性

旋转机械的噪声振动信号中多数离散频率分量都与主旋转频率有关，以参考轴的转速为基本转速，所对应的基本频率（基频）定义为阶比1，其他与转速相关的频率为基本频率的N倍信号则定义为N阶，分析或追踪动态信号中阶次信号能量即为阶比分析。通常阶比与转速的关系可表示为式中f为信号频率（Hz），O为阶比，rpm为参考轴转速（r/min）。2.噪声测量分析2.5噪声的阶次分析2）阶次分析原理2.噪声测量分析2）阶次分析原理跟踪阶比谱：横坐标为转速，纵坐标为对应于某阶比分量的功率或幅值。2.噪声测量分析2.5噪声的阶次分析3）阶比跟踪谱转速谱阵是三维曲线图形，是按等转速间隔排列的功率谱（幅值谱）列阵。垂直轴：功率谱或幅值谱横轴。（或用颜色的深浅代替）横轴、纵轴：频率、转速。

如果有的峰值形成与频率轴垂直的直线，则这些频率成分与转速无关，它们代表系统的固有频率。转速谱阵表示了测试对象在整个转速范围内的振动特征，可以判断振动原因。2.噪声测量分析2.5噪声的阶次分析4）转速谱阵2.噪声测量分析2.5噪声的阶次分析4）转速谱阵2.噪声测量分析2.5噪声的阶次分析4）转速谱阵2.噪声测量分析2.5噪声的阶次分析4）转速谱阵2.噪声测量分析2.5噪声的阶次分析4）转速谱阵人们对两种有相同dB值的声音会有可能完全不同的主观感觉，

最主要的原因在于“听”的生理过程；

1）人耳是一种复杂的非线性接收装置，具有特殊的、与频率相关的传导特性。

2）“听”通常涉及到两耳（binaural），这也会影响对声音的感觉。这里还存在心理学因素的影响，诸如听者的姿势、经历、期望、环境、当时前前后后的情况等。2.噪声测量分析人耳听觉对声音的印象取决于心理声学的参数：响度、尖锐度、粗糙度、抖动度等；2.6噪声的主观评价人耳对声音所感觉的强度取决于：

(1)声压大小

(2)声音的频率特征人的听觉特性：声压级相同但频率不同的两个声源，人的主观感觉是不同的，一般对高频敏感，低频迟钝。根据人耳的这种特性，引入一个把频率和声压统一起来的、可以反映主观感觉的量，即响度级。

2.噪声测量分析2.6噪声的主观评价1）响度级

等响曲线响度级：其单位是方（phon）,即：以1kHz纯音作为基准，任何声音听起来和某个1kHz纯音一样响，那么这个声音的响度级就是这个1kHz纯音声压级分贝值。响度级描述了各频率下，客观的声压级与主观的响度级之间的关系，可由声音的频率和声压级，查图得到相应的响度级。

例如：声压级为60dB、频率为100Hz的声音，查图得到相应的响度级为50phon。2.噪声测量分析2.6噪声的主观评价1）响度级人耳对声音有选择作用，是一个滤波器计权声压级：

从等响度曲线出发，在声测量仪器中添加频率计权网络，使得仪器的输出能近似地表达人耳对声音响度的感觉。通常设置A、C两种计权网络

按等响曲线40方的纯音响应设置计权网络，称为A计权，单位为dBA，它较好地模仿了人耳对低频段(500Hz以下)不敏感、对1000～5000Hz敏感的特点；

在噪声测量中，使用最广泛的是A声级，国际上已把A声级作为评价噪声的主要指标。

此外，也有C计权网络，按等响曲线100方的纯音响应设置计权网络，其计权接近水平，有时表示总声压级。

2.噪声测量分析2.6噪声的主观评价2）计权声级等效连续声级：某段时间内噪声平均能量的声级，以表示该段时间内噪声的大小。2.噪声测量分析2.6噪声的主观评价3）等效连续声级响度是反映人耳对声音强弱主观感受程度的心理声学参数，它考虑了人耳对声音频谱的掩蔽特性，能比A声级更准确地反映声音信号的响亮程度。其单位是“宋”(sone)，定义1kHz，40dB纯音的响度为lsone。作为主观评价量的响度不仅取决于振幅的大小，还与频率的高低、频带的宽度、频谱特性和声音的持续时间等有关。响度级在数值上等于与其等响的1kHz纯音的声压级，单位是“方”(phon)，响度级概念的提出是为了比较不同频率和声压级声音的强弱关系。和响度不同的是，响度级是个相对量，它并不与人对声音的强弱感觉成线性关系。响度级与响度的关系为2.噪声测量分析2.6噪声的主观评价4）响度尖锐度：描述高频成分在声信号频谱中所占比例大小的参数，它反映了声信号的刺耳程度。窄带噪声的中心频率、带宽、声压级和频谱包络等因素直接影响着人对声音的尖锐度的主观感受。其中，中心频率和频谱包络是最主要因素。一般来说，声信号高频成分在频谱结构中所占比例越大，高频响度越大，尖锐度值也越大，反之，尖锐度值越小。尖锐度的单位是acum，规定中心频率为1kHz、带宽为160Hz的60dB窄带噪声的尖锐度为1acum。2.噪声测量分析2.6噪声的主观评价5）尖锐度2.噪声测量分析2.7噪声测量基本系统2.噪声测量分析2.7噪声测量基本系统活塞式声压校准器。频率：1000Hz；声压级：94dB用一个声压级已知的标准声音信号校准，测量时与已知声压级相比较，从而达到校准的目的。一般标准信号频率为1000Hz，声级计可置于任意计权网络位置。2.噪声测量分析2.7噪声测量基本系统前置放大器传声器2.噪声测量分析2.7噪声测量基本系统防风罩延伸电缆2.噪声测量分析2.7噪声测量基本系统功能：进行通用噪声测试、建筑声学测试、电声测量、故障诊断、声品质分析等领域。2.噪声测量分析2.7噪声测量基本系统朗德数据采集系统但测量过程和结果需结合具体情况进行处理和修正。2.噪声测量分析2.8噪声源的声功率测量（声压法）1）基本公式测量表面：包围被测对象，布置有测点的表面组合。

工程上通常采用半球面、长方体表面、圆柱体表面等作为包络面。测点布置有5点法、9点法、10点法等。半球测量表面矩形测量表面2.噪声测量分析2.8噪声源的声功率测量（声压法）2）测量表面和测点布置本底噪声：在噪声测量时，即使所测量的声源停止发声，环境也存在着一定的噪声，称之为本底噪声。工程意义：只有从测量结果中扣除本底噪声后，才能得到所考察噪声的正确声压级值。扣除值：

若被测噪声源的声级高于本底噪声的声级10dB，则可忽略本底噪声的影响；若被测噪声源的声级与本底噪声相差3～10dB，则按上表进行修正；若两者相差小于３dB，则测量结果无效。

理论公式：2.噪声测量分析2.8噪声源的声功率测量（声压法）3）背景噪声修正定义：围绕噪声源在同一测量表面上多个测点噪声级的平均值。

根据能量叠加原则，可得声压级平均值Lpm为

式中：Lpi(i=1,2,…,m)为第i个测点测得的声压级；m为测点总数。

简便算法：当各测点声压级之间相差不大于5dB时，可按算术平均法计算，其误差小与1dB。2.噪声测量分析2.8噪声源的声功率测量（声压法）4）测量表面平均声压级计算当在专用的声学环境下测量，可用前述基本公式。如在普通试验室测量时，需按环境修正法或标准声源法进行修正。环境修正法修正公式：式中：Lpm为声压级平均值；S为测量表面面积(m2)；

S0为基准面积，S0=1m2；k2为测量环境修正值；

k3为测量环境温度和气压修正值。2.噪声测量分析2.8噪声源的声功率测量（声压法）5）噪声声功率级的换算测量环境修正值k2的计算：式中：A为试验室房间的吸声量(m3)；S为测量表面面积(m2)；V为试验室房间的体积(m3)；t为试验室房间的混响时间(s)。A也可按下式计算：式中：Si为房间各表面面积(m2)；

αi为各表面对应的吸声系数。2.噪声测量分析2.8噪声源的声功率测量（声压法）5）噪声声功率级的换算测量环境温度和气压修正值k3的计算：式中：T为测量环境温度(°C);

p为测量环境气压(kPa)。2.噪声测量分析2.8噪声源的声功率测量（声压法）5）噪声声功率级的换算3.电机振动噪声测试技术及分析方法整机振动：电机转子不平衡离心惯性力所引起的电机整体振动，振动频率主要为转动频率。电磁振动：电磁力波作用在电机结构件（如定子、爪极）上，所引起的强迫振动，当电磁力波作用频率与结构件固有频率相同时，会产生强烈共振。其他机械振动：轴承振动、蜗杆蜗轮振动等。3.1电机振动噪声产生机理电机振动组成：电磁噪声：气隙中各谐波磁场引起的交流电磁力，主要表现在铁心与其相联的机械构件中的振动、共振。空气动力噪声：风扇等扰动周围空气以及空气流经复杂结构所形成的压力波动。机械噪声：比如轴承和电刷装置等的机械摩擦，周期或是非周期的机械冲击或振动。电机噪声组成：电机噪声振动主要研究问题电机振动中，整机振动的产生机理和控制方法清楚；轴承振动、蜗杆蜗轮振动等机械振动也有专门研究，且合格电机机械振动一般较小。电磁振动是电机行业研究重点。同理，电磁噪声也是电机噪声的研究重点。当然，在高转速下，风扇噪声等空气动力噪声也可能成为主要噪声源。3.电机振动噪声测试技术及分析方法3.1电机振动噪声产生机理超标径向电磁力波定子及端盖转子爪极2000-4000rpm电磁振动电磁噪声10000rpm电磁振动3.电机振动噪声测试技术及分析方法3.2电机电磁噪声分析

在中低速下电磁噪声是汽车发电机噪声的主要成份，它通过结构振动向外传播。作用在定子铁心齿上的气隙磁波可分解为径向和切向磁力两个分量，其中径向分量使定子铁心产生的振动变形发出的噪声是电磁噪声的主要来源，而切向分量则使齿根部局部弯曲变形。当电机工作状态下的电磁力波与发电机结构的固有频率接近时就引起共振，发出较大噪声。物体表面振动速度与其辐射出的声功率的关系可以表为：定子绕组与转子绕组谐波磁场产生的力波可以表示为：

单自由度系统在谐和激振下的强迫振动的微分方程：

基本原理3.电机振动噪声测试技术及分析方法

<一>实验与信号分析相结合的方法

<二>

仿真分析方法3.电机振动噪声测试技术及分析方法3.3交流发电机的电磁噪声研究方法3.3<一>

实验与信号分析相结合的方法1、

空载与负载转速声压级曲线对比

从下图可以得知，满载工况的A声级在2000rpm——4000rpm和11000rpm左右明显大于空载工况，增大的噪声可能来源于电磁激振力激起电机结构共振所辐射的噪声。

各发电机大多在2000rpm——4000rpm和11000rpm左右出现声音异常变大的情况。其中，第36谐次成分基本决定了该转速A声级的大小，36谐次激振力所激起的共振与频率为1080HZ、1440HZ、2040HZ和6600HZ左右的发电机结构振动有关。2、

阶次分析A型-4#电机A声级及主要简谐成分随转速变化曲线（负载）3.3<一>

实验与信号分析相结合的方法A型-4#电机A声级及主要简谐成分随转速变化曲线（空载）空载工况下36谐次噪声贡献可忽略不计。3.3<一>

实验与信号分析相结合的方法3、噪声源分析电机加载工况在1800r/min附近的噪声，主要来源于36谐次激振力所激起的电机罩盖及其附近零件1080Hz左右的结构共振，辐射出很大的噪声。1）1800rpm附近的噪声源分析敲击电机时罩盖外圆面测得的时域曲线和频谱图3.3<一>

实验与信号分析相结合的方法电机在1877r/min的噪声和各测点振动时域曲线及频谱图

（3、4、5、6、7通道分别对应噪声和罩盖端面、罩盖外圆面、后端盖、前端盖的振动）2）2400rpm附近的噪声源分析

在2400rpm附近的噪声超标主要来源于后端盖和前端盖及其附近零件辐射出的噪声。2400r/min附近的噪声源于36谐次激振力所激起的电机后端盖外圆面1440Hz附近的结构共振。敲击A型电机时后端盖外圆面测得的时域曲线和频谱图3.3<一>

实验与信号分析相结合的方法电机在2403r/min的噪声和各测点振动时域曲线及频谱图（3、4、5、6、7通道分别对应噪声和罩盖端面、罩盖外圆面、后端盖、前端盖的振动）3）3400rpm附近的噪声源分析在3400r/min附近的噪声超标主要来源于前端盖及其附近零件辐射出的噪声。在3400r/min附近的噪声，主要来源于36谐次电磁激振力所激起的电机前端盖及其附近零件2040Hz左右的结构共振。敲击A型发电机时在其前端盖外圆面测得的时域曲线和频谱图3.3<一>

实验与信号分析相结合的方法

电机在3478r/min的噪声和各测点振动时域曲线及频谱图

（3、4、5、6、7通道分别对应噪声和罩盖端面、罩盖外圆面、后端盖、前端盖的振动）

4）11000rpm附近的噪声源分析在转速为11000rpm附近，36谐次电磁噪声对总噪声级的贡献是最大的，且远远大于其他谐次。该噪声是由发电机爪极部件在36谐次电磁激振力作用下的结构共振所引起。在该转速下，36谐次电磁激振力在11000rpm处能够引起共振的频率为6600Hz。3.3<一>

实验与信号分析相结合的方法

3.3<2>仿真分析方法（车用交流电机固有模态的研究）

固有模态是机械结构的固有振动特性，每一个模态具有特定的模态频率、阻尼比和模态振型。模态参数可以由计算或实验分析取得，模态参数的计算或实验分析过程称为模态分析。模态分析是近代研究结构动力特性的一种方法，是系统辨别方法在振动和噪声领域中的应用，实验与理论相结合的模态分析方法，可以对电机结构的模态参数进行识别、分析和评价，找出电机结构在动态性能上存在的问题，根据电机结构固有模态的分析结果预测和控制电机的电磁噪声。1）运行模态的基本理论对于n个自由度的线性系统来讲，受迫振动的方程表示为：

3.3<2>仿真分析方法（车用交流电机固有模态的研究）

2）运行模态测试结果分析前后端盖在转速为2856rpm下运行模态振型线框图前端盖上第三截面圆椭圆型图

3.3<2>仿真分析方法（车用交流电机固有模态的研究）

3）车用交流发电机有限元模态分析a)交流发电机整机模态分析端盖-后端盖-定子铁芯组合有限元分析的径向2阶振型图。该组合模型中除省略了后端盖上的电子电路器件和电机内部转子外，三者的结构和配合均按照实际情况设置。

3.3<2>仿真分析方法（车用交流电机固有模态的研究）

表

交流发电机改进前与改进后固有频率有限元分析对比结果通过增加前后盖壁厚以及在振动变形最大的位置添加加强筋来提高交流发电机的固有频率从而避免电磁共振。改进后，交流发电机较低的固有频率有6%~10%的增加，在高固有频率段内增长都在40%以上。阶数改进前(Hz)改进后(Hz)频率相对增加量（%）11780.81897.76.5621948.4214810.2432020.2337166.942383.73411.743144.2762534.63588.541.5872767.33964.243.382789.5405545.492935.64438.651.2102979.9446249.7

3.3<2>仿真分析方法（车用交流电机固有模态的研究）

b)爪极的固有模态分析由前面的阶次图可以发现，噪声第36阶次的频率与模态分析第3阶的频率相近，产生共振，通过在爪极的内部增加刚度环，阻止爪极向外扩张的振幅，进而可以加大其固有频率。

3.3<2>仿真分析方法（车用交流电机固有模态的研究）

经过对比，可以发现，改进后的爪极固有频率比改进前的各阶次要高，进而就可以将11500rpm转速时第36阶次的固有频率提到爪极第3阶（两只爪极同向同力阶次）之前，避免了产生共振，在理论上此时不应产生尖峰。模态阶数固有频率（Hz）16093.226109.936275.546619.757214.367231.178532.888554.998631.0109769.2改进前模态阶数固有频率（Hz）110807210811314071414114514121改进后

3.3<2>仿真分析方法（车用交流电机固有模态的研究）

分类具

体

建议设计方面1设计合理的转子爪极倒角方式和定、转子结构参数，减小电磁力谐波。2使电磁力波的频率尽可能远离定子的固有频率，以防止共振。3电机设计时应同时考虑电机冷、热态偏心问题，注意校核热膨胀系数不同的端盖与定子由于受热变形产生的偏心。4在满足电机性能要求的情况下，尽可能加大磁隙。5转子、定子、前盖、后盖的同轴度、圆度等形位公差较为重要，特别是是定子的形位公差。提高端盖刚度，提高定子的圆度，前端盖与铁芯配合过盈量增加，都有利于减小偏心，对各5000r/min以下共振转速降噪效果良好。6提高端盖刚度，避开限值小的共振频率。7后端盖等噪声辐射面较大的零件，采用骨架式设计，去除不必要的噪声辐射面。8避免或减少电机结构的不对称现象，以免电机结构固有频率出现分叉。工艺方面1保证转子、定子、前盖、后盖等零件的同轴度、圆度等形位公差达到设计标准，并尽可能使公差分布在精度较高的范围内，特别是要保证定子的形位公差。2定子铁芯可采用多次整形的方法提高定子的圆度，并增加与前盖的接触面。

3保证转子、定子、前盖、后盖等零件装配后的形位公差，避免由于装配引起的转子和定子动、静偏心。4保证转子的平衡性能达到设计标准。5装配后的电机，应保证罩盖抵紧后端盖。3.4车用交流电机电磁噪声的影响因素1）形位公差对发电机结构振动和噪声的影响

转子、定子的偏心对发电机电磁振动噪声的影响很大，特别是偏心半径最大的爪极和偏心半径最小的定子槽齿；因此要保证转子、定子、前盖、后盖的同轴度、圆度等形位公差达到设计标准，重点是定子的形位公差。前端盖不圆度过大对噪声振动的影响样机说明1800rpm附近2400rpm附近其它转速前端盖圆度0.02～0.04mm69.6/240670.9/2137前端盖圆度0.07～0.08mm72.0/180570.4/1847前端盖圆度0.06～0.1mm73.8/185274.3/193471.0/20183.4车用交流电机电磁噪声的影响因素转子同轴度、圆度偏差相对较小，定子同轴度、圆度偏差相对较大。

在此情况下，对于定子上的固定位置，槽齿与6对爪极中每一对的气隙基本相同，因此每对爪极对该位置的电磁激振力接近，引起的振动基本一致，下图为原型发电机在3400r/min时转动一圈测得的前端盖振动加速度与噪声时域曲线，第7通道为前端盖上某点振动加速度时域曲线，从中可清晰地观测到6对爪极分别引起的基本均匀的振动。但由于定子同轴度、圆度偏差相对较大，6对爪极在旋转过程中，依次达到定子距回转中心最近的点，造成气隙减小，引起明显超过其它爪极的电磁激振力及相应的噪声振动，噪声曲线中可见到6次明显变化，如图第3通道噪声时域曲线图所示。发电机在2400r/min下前端盖振动加速度与噪声时域曲线3.4车用交流电机电磁噪声的影响因素转子同轴度、圆度偏差相对较大，定子同轴度、圆度偏差相对较小

在此情况下，对于定子上的固定位置，槽齿与6对爪极中每一对的气隙由小到大、再由大到小周期性地变化，因此每对爪极对该位置的电磁激振力不同，引起的振动也大小不一致，图为某发电机在3400r/min时转动一圈测得的前端盖振动加速度与噪声时域曲线，第7通道为前端盖上某点振动加速度时域曲线，从中可观测到6对爪极分别引起振动幅值不均匀。由于转子同轴度、圆度偏差相对较大，在旋转过程中，半径最大（距回转中心最远）的爪极依次达到定子各槽齿。由于此时气隙小，引起明显超过其它爪极的电磁激振力及噪声振动，如图第3通道噪声时域曲线图所示。发电机在3400r/min下前端盖振动加速度与噪声时域曲线3.4车用交流电机电磁噪声的影响因素定子和转子的同轴度、圆度偏差都较大

在此情况下，对于定子上的固定位置，槽齿与6对爪极中每一对的气隙周期性地变化，因此每对爪极对该位置的电磁激振力不同，引起的振动大小不一致，图为发电机在3400r/min时转动一圈测得的前端盖振动加速度与噪声时域曲线，第7通道为前端盖上某点振动加速度时域曲线，其中6对爪极分别引起振动幅值不均匀。由于定子和转子同轴度、圆度偏差都较大，在电机轴旋转过程中，半径最大的爪极依次达到定子各槽齿，当达到定子距回转中心最近的点时，气隙最小，这时引起的电磁激振力及噪声振动最大，如图第3通道噪声时域曲线图。

发电机在3400rpm下前端盖振动加速度与噪声时域曲线3.4车用交流电机电磁噪声的影响因素2）转子爪极倒角方式和转子结构参数对电磁力波特性和电磁噪声有明显影响169型-3#、4#电机在换用进口转子前后噪声曲线对比图

3.4车用交流电机电磁噪声的影响因素

3）定转子间气隙加大对噪声振动的影响电机转子直径磨小前后噪声对比图将某型电机转子直径磨小用于测试对比，噪声对比曲线见下图，从图中可以看出改进后总体噪声有所下降，特别是在1800rpm和3400rpm附近的噪声下降明显。

3.4车用交流电机电磁噪声的影响因素4）端盖刚度对噪声振动的影响

提高端盖刚度，定子铁芯多次整形以提高定子的圆度，前端盖与铁芯配合过盈量增加，都有利于减小偏心，对各共振转速降噪效果良好。下图为JFZ1931发电机端盖改进前后噪声测试效果对比分析。3.4车用交流电机电磁噪声的影响因素5）爪极自由端加支撑对11000rpm电磁噪声的影响峰值消失

通过实验研究得出，11000rpm处的高转速电磁噪声是由于爪极自由端在电磁力的作用下产生共振引起的。3.4车用交流电机电磁噪声的影响因素华川JFZ19257#与2#法雷奥发电机噪声性能对比3.4车用交流电机电磁噪声的影响因素5）端盖与定子之间的配合方式对噪声的影响华川JFZ1925和新福克斯法雷奥发电机结构对比一、前后端盖厚度不同，内止口尺寸不同JFZ1925后端盖法雷奥后端盖JFZ1925前端盖法雷奥前端盖后端盖厚度对比JFZ1925后端盖法雷奥后端盖前端盖厚度对比JFZ1925前端盖法雷奥前端盖3.4车用交流电机电磁噪声的影响因素5）端盖与定子之间的配合方式对噪声的影响二、定子固定方式不同JFZ1925电机定子与端盖之间直接接触；法雷奥电机定子圆柱面和前端盖圆柱面之间有缓冲泡沫，且前后端盖止口平面和定子之间有橡胶减振装置。JFZ1925前端盖止口法雷奥前端盖止口法雷奥后端盖止口JFZ1925后端盖止口华川JFZ1925和新福克斯法雷奥发电机结构对比结论：橡胶块和缓冲材料对声音和振动的传播有缓和作用，可以有效减小定子铁芯传递到端盖的振动，并部分吸收定子辐射的噪声，从而减小电机的电磁噪声。在定子与端盖之间增加缓冲和减振材料是减小电机低速段电磁噪声的有效途径。3.4车用交流电机电磁噪声的影响因素5）端盖与定子之间的配合方式对噪声的影响

3.5车用交流发电机风扇总噪声研究3.5.1车用交流发电机风扇总噪声研究方法

3.5.2优化方案

3.5.3试验验证3.5.4结论3.5.1车用交流发电机风扇总噪声研究方法

<一>实验与信号分析相结合的方法

<二>

仿真分析方法3.5.1<一>

实验与信号分析相结合的方法1、空载与负载转速声压级曲线对比负载和空载总声压级对比

某交流发电机在高速段（8000rpm以上）空载和负载工况噪声，其无论总声压级还是主要谐次噪声基本相同，且主要谐次不是第36谐次等典型电磁噪声成分。故W261型交流发电机高速段噪声主要是风扇气动噪声，发电机高速段噪声主要为6、8、10、12、18等谐次成分。空载主要阶次声压级对比2、

阶次分析3.5.1<一>

实验与信号分析相结合的方法负载主要谐次声压级对比

高速阶段36谐次噪声与总噪声相比，二者相差20dB左右根据噪声合成原理，36谐次噪声可忽略不计，说明高速噪声不是由36谐次噪声引起。3.5.1<一>

实验与信号分析相结合的方法3、

去除部件法

对电机有扇叶和去除前后扇叶两种情况进行了噪声特性对比，发现去除扇叶后，8、10、12、18等谐次成分噪声下降很明显（10db左右），说明8、10、12、18等谐次成分基本来源于风扇噪声。

6谐次成分噪声也有5dB左右的下降，按噪声合成原理，说明6谐次成分噪声虽主要来源于风扇噪声，但转子其他部分（如转子动平衡）也有次要贡献，在13000rpm以上之间，转子平衡的影响较明显。3.5.1<一>

实验与信号分析相结合的方法有扇叶主要阶次声压级对比高速时，6谐次噪声对总噪声影响较大3.5.1<一>

实验与信号分析相结合的方法高速时，6谐次噪声对总噪声影响较大无扇叶主要阶次声压级对比3.5.1<一>

实验与信号分析相