纯电动车用永磁同步电机啸叫噪声优化
导读：纯电动车加速时那种尖锐的"嗡嗡"啸叫声，让不少车主和工程师头疼不已。某款纯电车型在急加速时出现了严重的48阶啸叫问题，东风柳汽与上汽通用五菱的工程师团队通过"源头降噪+路径隔声"的组合拳，不仅将电机近场噪声峰值砍掉10 dB(A)，还让车内啸叫几乎"无感"。本文带您拆解这套完整的NVH治理方案。
一、问题锁定：市区常用车速段的"高频噩梦"
在对某款纯电动汽车进行整车NVH测试时，工程师发现了一个棘手问题：急加速工况下车内存在明显的电机啸叫噪声，而且恰好集中在车速20–50 km/h的市区常用区间，主观评分仅5分（满分10分）。
通过整车阶次分析（图1），问题被精准锁定为驱动电机的48阶噪声：
车内前排噪声声压级平均在 25 dB(A) 以上；
电机近场噪声声压级平均在 70 dB(A) 以上；
问题转速集中在 1000–1600 r/min 和 2400–4000 r/min；
在 1600 r/min 和 2500 r/min 左右存在两个明显的噪声峰值。
进一步分析电机结构：该车型采用双V型8极转子+48槽单层绕组定子。根据极槽配合理论，其主要电磁激励阶次为8k（k=1,2,3,4...），其中48阶正是由转子磁极数与定子齿槽数相互作用产生的基频分量。电磁仿真确认：48阶啸叫主要由转矩脉动和径向电磁力密度过大引起，噪声通过电机壳体向外辐射，再经空气传播进入车内。
图 1 整车测试阶次频谱图
图 2 驱动电机台架测试
二、源头治理：把均匀气隙改成"非均匀气隙"
既然48阶噪声的根源是电磁激励，那最优策略就是从电机磁路设计入手，降低转矩脉动和径向力。
团队制定了定转子气隙结构优化方案：将原来的均匀气隙改为非均匀气隙。具体做法是在转子铁芯外侧增加辅助槽（R1.5 mm），并使V型磁钢臂与每个辅助槽构成 140° 的特定排布（图3）。
这一改动的核心原理是：通过调整气隙磁导分布，打散谐波磁场的集中度，从而削弱引起48阶噪声的特定阶次电磁力。
仿真与实测效果十分显著：
| 降低约1.6% | |||
| 降低60% |
台架复测显示：在1600 r/min处近场峰值噪声降低 2 dB(A)，在2600 r/min处峰值噪声更是猛降约 10 dB(A)。
图 3 优化前后电机转子结构对比
三、路径阻断：给电机穿上一层"隔音铠甲"
电磁优化大幅削减了噪声源，但高频噪声的空气传播路径仍不可忽视。团队通过传递路径分析发现：空气传播对车内48阶噪声的贡献度高达82±5%。
为此，团队在电机外围构建了双层复合声学屏障（图5）：
内层：多孔吸声材料，实现宽频带声能耗散；
外层：高密度EVA隔声层，形成质量-弹簧-阻尼隔声系统。
这相当于给驱动电机穿上了一层"隔音铠甲"，直接阻断噪声向乘员舱的空气传播路径。
图 4 驱动电机包裹前后对比图
四、效果验证：数据说话，啸叫"消失"了
将电磁优化+声学包裹的组合方案搭载整车进行NVH测试（图4、图6），结果令人振奋：
电机近场表现：
1500–3500 r/min转速区间，48阶噪声平均降低约 10 dB(A)；
原先1600 r/min和2500 r/min的两个尖锐峰值完全消除；
电机近场峰值处噪声幅值降低 8 dB(A)，衰减率达63%。
车内表现：
驾驶员耳点48阶声压级降低 2.3 dB(A)；
主观评价：车内啸叫噪声已不易感知；
整车NVH性能品质显著提升。
图 5 优化后电机的整车测试结果
图 6 电机包裹前后整车48阶噪声对比
五、总结：电动车电机NVH治理的"双轮驱动"范式
本研究为纯电动车永磁同步电机的高频啸叫治理，提供了一套可复用的工程范式：
| 源头降噪 | |||
| 路径隔声 |
关键启示：
48阶噪声不是"玄学"：通过极槽配合分析，可以精准预判主要电磁激励阶次；
气隙形状是"杠杆点"：非均匀气隙设计能在几乎不损失平均转矩的前提下，大幅削弱特定阶次电磁力；
空气传播不可小觑：对于高频电磁噪声，空气传递路径贡献度可能超过80%，声学包裹是性价比极高的补救措施；
仿真+试验必须闭环：电磁仿真指导方案设计，台架试验验证部件性能，整车测试确认最终效果，三者缺一不可。
作者/来源：本文整理自《汽车驾驶与服务》2025年4月刊，朱文华等《纯电动车用永磁同步电机啸叫噪声优化》。
