动态工况下车用内置式永磁同步电机电磁振动噪声分析

内置式永磁同步电机(IPMSM)具有高功率密度、高转矩密度、转速范围宽、结构紧凑等特点，常被用作电动汽车的驱动电机，其振动噪声水平对整车NVH性能具有重要影响。本文以某车用8极48槽内置V型永磁同步电机为对象，研究了动态工况下电机的径向电磁力波和电磁振动噪声特性。

近年来，国内外大力倡导和推动新能源汽车的发展和应用，以电池、电机和电控为核心的电动汽车成为市场主流，电动汽车与燃油汽车的动力结构不同，发动机被电驱动系统替代，电驱动系统成为整车振动噪声的主要来源之一[1]。永磁同步电机具有低速大转矩、高功率密度等特点，常被用作电动车驱动电机，但其在设计和运行过程中会产生大量的磁场和电磁力谐波，导致电驱动系统的电磁振动噪声。由于缺乏发动机噪声的掩蔽效应，电机电磁噪声更加凸显，影响电动汽车驾驶员和乘员的舒适性。

近年来，关于永磁同步电机电磁振动噪声的分析和优化已有的大量研究。郑江等[2]针对一台车用4极24 槽永磁同步电机，建立电磁场和定子结构有限元模型，仿真得到电磁激振力和定子铁芯模态，通过声场的有限元仿真分析电机的电磁噪声特性。李晓华等[3]通过解析法分析电磁力波的频率、空间、幅值特性和谐波分量的来源，建立电机的多物理场有限元模型，求解宽转速范围的电磁振动噪声特性，并分析主要振动噪声来源，结果表明样机主要电磁振动噪声源是0 阶力波的12f 谐波分量。李森[4]建立车用电机结构的等效模型，通过模态试验验证模型合理性，采用解析法和有限元法求解电机径向电磁力波时空分布特性，求解电磁力作用下电机的强迫振动和声辐射并进行了验证，最后研究了转子开槽对径向电磁力波的影响。Y.S. Wang 等[5]针对车用永磁同步电机，通过测试评估样机的振动噪声水平，建立样机电磁和结构有限元模型以及声域模型，进行电磁力和电磁振动噪声仿真，与测试结果对比验证，为针对样机模型的振动噪声优化奠定基础。韩雪岩等[6]采用有限元法求解一台内置式多层磁钢永磁同步电机的声压级，并与噪声测试结果对比，验证有限元结果的正确性，并分析不同极槽配合对永磁同步电机电磁振动噪声的影响。

上述研究主要针对永磁同步电机单一的空载或负载工况，而实际运行工况极为复杂，简单工况点的分析难以充分描述电机的电磁振动噪声。多变的转速和转矩影响电机气隙磁场的时空特性，使电磁力发生变化，进一步对电磁振动噪声产生影响。为反映电机运行过程中较为真实的电磁振动噪声水平，以某车辆实际运行过程中电驱动系统的用户大数据为基础，基于转速抽样获得仿真工况点，分析电机的径向电磁力波、定子总成的电磁振动响应与噪声辐射。

2. 动态工况及多工况点提取 动态工况以某车型电驱动系统的用户大数据为基础，对原始数据进行预处理，剔除异常和无效的载荷数据，形成新的载荷时间序列。经过预处理后的用户运行数据，根据其运行状态主要划分为加速、减速、匀速和怠速， 每个运行片段有相应的速度、加速度和转矩等时间序列信息。

采用主成分分析、K-means