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同轴电机悬置设计:小体积大扭矩下,谁在替NVH扛雷?

1月前浏览443
同轴电机这几年在新能源车上越来越吃香——体积小、轴向紧凑、能塞进前舱也能塞进后舱,奥迪e-tron、大众ID.4X都在用。

但体积小带来的不只是布置便利,扭矩密度一大,悬置系统就要替整个动力总成扛下所有振动与冲击。很多人关注电机效率、关注减速器速比,却忽略了悬置——这个连接电驱与车身的"关节",才是NVH表现真正的守门员。

图1 悬置系统简化模型

一、悬置到底在干三件事

文档里把悬置的功能总结得很到位,可以概括为"撑得住、隔得开、限得住":

  • 🧱 支撑:稳稳托住电机重量,保证行驶中电机不跑位

  • 🌊 隔振:电机内部电磁力、机械运动天生带振,悬置用弹性元件在电机—车身之间筑一道"无形屏障",否则车内噪声、零件疲劳全要出问题

  • 💥 限位:颠簸、急加减速时吸收冲击,保护电机

     
    图2 FEV同轴电驱三点悬置系统  

💡 这三件事听起来像橡胶衬套的本职工作,但放到同轴电驱场景下,难度被放大了——因为电机小、悬置安装点也小,扭矩密度却比传统燃油动力总成高得多。


二、布置形式:平置 vs 汇聚,三点 vs 四点

同轴电驱悬置的布置可以从两个维度切:

按角度分

  • 平置式:悬置与电机/车身水平安装,结构简单、好装好修、成本低 → 同轴电驱里最常见

  • 汇聚式:悬置轴线汇交于一点,理论上有它的动力学优势,但布置和标定更麻烦

按数量分

  • 三点布置:系统简单、成本低,能较好平衡载荷,操控性友好 → 大众ID.4X前电驱就是典型案例

     

    图3 大众ID.4 X前电驱(同轴电驱)三点悬置布置

  • 四点布置:支撑更均匀、稳定性更强,适合大扭矩、高稳定性要求的同轴电驱

📌 布置的两个硬原则

  1. 质心落在悬置弹性中心的几何区域内,最好居中 → 各方向受力匀,振动噪声小

  2. 两两悬置弹性中心跨度尽量大 → 像搭帐篷,支架跨度越大越稳

     

    图4 某后驱同轴电机四点悬置系统


三、支架设计:"短小粗壮"+ 集成化

同轴电驱体积小,悬置支架反而被挤在夹缝里,还要扛大扭矩——这对支架的强度、NVH传递路径控制、轻量化都是考验。

解决方案:

主动侧支架 ↔ 与电驱壳体集成

被动侧支架 ↔ 与副车架集成

而且造型要走"短小粗壮"路线,避免长悬臂带来额外的振动传递路径。图19那张"电机悬置被动侧支架与副车架集成"的示意,其实就是现在主机厂比较主流的思路——少一个独立件,少一条装配链,NVH责任边界也更清楚。

图5 Audi e-tron同轴电机悬置主动侧支架结构

图6 舍弗勒同轴电驱悬置主动侧支架结构


图7 电机悬置被动侧支架与副车架集成

四、刚体模态:10–70Hz 的"穿插游戏"

这部分是全文最硬核也最容易被人忽略的地方。

传统燃油车动力总成刚体模态在 5–18Hz,但同轴电机不一样:

  • 质量小、悬置刚度不得不设计得偏高(不然扛不住瞬态大扭矩的反力)

  • 结果就是刚体模态整体上移,落到 10–70Hz

这个频段恰好踩在一堆"不该撞的车身/底盘模态"密集区,所以避频成了悬置刚度与布置设计的核心KPI。文档列了8条要避的:

序号

需避开的频率源

1

蠕行工况电机转速激励

2

ACON工况压缩机频率(压缩机若装电机总成上)

3

冷却风扇运转频率

4

车身模态

5

悬架Hop/Tramp频率

6

方向盘/座椅固有频率

7

车身声腔模态

8

传动系统扭转模态

六阶刚体模态(Fore/Aft、Lateral、Bounce、Roll、Pitch、Yaw)要穿插布置在这些频率之间。文档里那个某同轴电驱的案例表值得贴一下——比如Mode 6做到58.2Hz、Pitch解耦率97.6%,这就是调得比较漂亮的结果。

表1 某同轴电驱总成悬置系统刚体模态及解耦率

🎯 路噪视角下的两个补充原则

  • 电驱侧倾模态 vs 轮胎扭转模态 ≥5Hz,vs 车身模态 ≥3Hz

  • 二级隔振方案里,甚至可以把侧倾/垂向刚体模态故意做成吸振器,吃掉轮胎扭转模态激起的车架振动——这是比较进阶的玩法了


结语

同轴电机悬置,单看是个橡胶+金属的小组件,但往深里做,牵连的是布置、支架集成、刚度解耦、路噪控制一整条链。

电机效率卷到95%+之后,下一轮差异化竞争,大概率会落到NVH这种"看不见但坐得出来"的地方。而悬置,就是这场仗里站在最前排的那个。

图片

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来源:汽车NVH云讲堂
振动疲劳电磁力新能源理论电机传动NVH游戏控制装配
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首次发布时间:2026-07-09
最近编辑:1月前
吕老师
硕士 28年汽车行业从业经验,深耕悬置...
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