电动汽车电机啸叫问题分析与优化案例
1、问题描述
某款搭载8极48槽永磁同步电机的纯电动乘用车，在全油门加速工况下，车内出现明显的48阶啸叫噪声（即电机转速基频的48倍频噪声）。主观测试表明，该噪声在特定转速区间（如800-2000 rpm）尤为突出，峰值声压级超过65 dB(A)，造成车内乘员强烈不适，严重影响车辆NVH（噪声、振动与声振粗糙度）性能。问题车辆采用双电机四驱布局，电机作为核心驱动部件，其噪声控制成为提升舒适性的首要任务。
2、原因分析
通过仿真与试验结合，团队深入挖掘了电机噪声的产生机理和传递路径，锁定问题根源。
2.1 噪声来源分析
电机噪声主要源于电磁振动，其中径向电磁力是核心激励源。研究显示，径向电磁力作用于定子铁心表面，公式为：
其中，
br(θ,t)为径向气隙磁密，μ0为空气磁导率。当电机定、转子谐波（如v=48次谐波）相互作用时，产生高频电磁力波，其频率fn与空间阶次n满足：
仿真数据表明，48阶电磁力峰值频率与定子0阶固有模态（6400 Hz）高度耦合，引发剧烈共振，导致啸叫问题。阶次分析结果清晰展示了48阶噪声在全转速段的突出贡献：
（注：图中原方案48阶噪声峰值显著，尤其在低速区。）
2.2 传递路径分析
电机噪声向车内传递主要通过两条路径：
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结构传递路径：振动通过悬置、高压线束支架等刚性连接件传递至车身，激发车身板件振动辐射噪声。例如，后悬置支架在460 Hz模态处将振动放大5 dB(A)。
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空气传递路径：电机壳体振动通过薄壁结构辐射声波，经车身缝隙传入车内。高频段（如6400 Hz）噪声以空气传递为主。
传递路径示意图如下：
（注：图中标注了结构路径（悬置、线束）和空气路径（壳体辐射）。）
3、方案验证
针对激励源和传递路径，团队实施多维度优化方案，并通过整车测试验证效果。
3.1 激励源优化：降低径向电磁力
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电磁方案优化：采用多目标遗传算法，优化转子磁钢夹角、辅助槽位置等18个参数。仿真显示，48阶径向力峰值降低56.6%，转矩谐波减少65.7%。1m噪声仿真对比图显示显著改善：
整车验证中，48阶噪声峰值降低8 dB(A)，优化效果稳定：
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谐波电流注入：针对11/13次电流谐波，注入补偿分量抵消转矩脉动。整车测试中，820 rpm处噪声降低10 dB(A)：
3.2 传递路径优化：阻断振动传播
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悬置系统升级：提升后悬置支架模态至470 Hz以上，避免与电磁力共振。车内500-800 rpm噪声降低5 dB(A)：
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高压线束隔振：在车身侧安装点增加二级隔振，重新选择刚度较高位置。车内噪声降幅超5 dB(A)：
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控制器盖板材料更换：用静音钢板替代铝板，声辐射性能提升显著（对比图7），车内高频噪声改善：
实际测试中，48阶噪声降低约4 dB(A)：
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声学包裹应用：采用PU发泡（吸声）和POE（隔声）包裹电驱总成，8000 rpm处噪声峰值降低8 dB(A)：
4、结论建议
本案例证明，电动汽车电机噪声控制需从激励源和传递路径双管齐下：
1.
激励源优化：通过电磁设计（如转子拓扑优化）和谐波注入，直接降低径向电磁力，减少啸叫根源。
2.
传递路径阻断：针对结构路径（如悬置模态提升、线束隔振）和空气路径（如盖板材料更换、声学包裹），有效隔离振动传播。
建议车企在早期开发阶段集成NVH仿真，优先采用成本低、见效快的方案（如谐波注入）。最终，该车48阶啸叫问题得到全面解决，车内噪声降低5-10 dB(A)，显著提升用户体验。
通过系统性分析，本案例不仅解决了具体问题，还为行业提供了可复用的方法论——从问题诊断到方案验证，每一步都基于数据驱动，确保电动汽车静谧性与舒适性的双重提升。
参考文献：
《电动汽车电机噪声控制研究》，作者吴超等
作者单位：岚图汽车科技有限公司
