首页/文章/ 详情

新能源汽车电机NVH仿真揭秘：提升驾驶体验的关键技术

吕老师

5小时前浏览3

一、电机NVH：评价电机性能的核心指标

电机的NVH（噪声、振动与声振粗糙度）是评价其性能的重要指标，直接影响用户体验和产品可靠性。电机NVH的特点包括：

多物理场耦合

涉及电磁、结构、声学三大学科的耦合，需同时考虑电磁力激励、结构振动响应及声辐射特性。

高频特性

电磁噪声频率范围通常集中在几百赫兹至数千赫兹，需精准捕捉高频振动分量。

转速相关性

不同转速下电磁力谐波分布不同，需通过多工况仿真生成瀑布图分析共振风险。

优化难度高

约1/3的汽车故障与NVH相关，研发投入占比较高，尤其在新能源汽车中，低背景噪声下微小振动更易被感知。

二、应用场景

汽车驱动系统

优化电驱动总成（如电机、减速器）的振动噪声，提升车内静谧性。

工业电机设计

通过模态贡献分析识别关键振动源，优化定转子结构或磁极布局。

家电与消费电子

降低电机运行时的异响与共振，提升产品竞争力。

三、电机NVH仿真流程

1、电磁力提取与预处理

Maxwell电磁仿真：建立电机参数化模型（如8极48槽永磁电机），通过UDP实现几何参数灵活调整。

电磁力映射：导出定转子表面瞬态电磁力（UNV格式），确保采样周期数为整数电周期以减少频谱泄露；若采用FFT加窗（如Hamming窗），需注意其对时域信号幅值的衰减影响。

多转速覆盖：例如，可提取500-18000 RPM间隔500 RPM的电磁力数据，通过线性插值补充中间工况。

2、结构动力学仿真

多体动力学建模：参数化部件（如轴、轴承、齿轮副）可采用参数化建模，复杂部件（定转子、壳体）导入几何体（需自由模态分析）。

连接建模：设置合适的连接关系，如柔性连接用Bushing单元（需定义6自由度刚度阻尼）。

边界条件设置：负载模拟（如电机轴处设置200 N·m扭矩，主减速器端按传动比放大）。

谐响应分析：通过Harmonic Response模块计算振动响应，生成ERP瀑布图。

3、声学仿真与优化

声辐射分析：将谐响应结果传递至Harmonic Acoustics模块，计算声功率级瀑布图评估噪声水平。

传递路径分析（TPA）：识别主要噪声传播路径，如通过SimNVH工具进行模态相关性分析与随机TPA。

四、NVH仿真注意事项

模型简化与精度平衡：柔性体（如谐波减速器）需保留关键模态（如前10阶），过密网格（单元数超百万）可能导致内存不足，建议对模型和网格进行优化。

计算效率优化：硬件配置推荐多核高主频CPU（物理核数≥16），内存≥64 GB以避免虚拟内存拖慢速度。并行算法建议关闭超线程技术，设置求解核数等于物理核数。数据准确性验证：正确设置采样周期数，避免瀑布图阶次混乱（如统一采用n*p个同步周期）。实验与仿真对比通过模态扩展、载荷识别技术校准模型，确保误差<10%。

多学科协同：电磁-结构-声学数据无缝传递（如Maxwell与Mechanical的Workbench平台集成）。