孫新波：電驅(qū)動系統(tǒng)及其NVH問題介紹

孫新波：電驅(qū)動系統(tǒng)及其NVH問題介紹目前該系統(tǒng)普遍存在于大家的日常生活中，例如我們接觸的洗衣機、電動車、壓縮機、數(shù)控機床等，都為典型的電驅(qū)動應(yīng)用領(lǐng)域，希望通過本次的技術(shù)介紹對大家的工作有所幫助，并對電驅(qū)動系統(tǒng)的NVH有一定的認識。1.何為電驅(qū)動系統(tǒng)？與傳統(tǒng)的驅(qū)動方式相比，電驅(qū)動系統(tǒng)以消耗電能達到驅(qū)動系統(tǒng)運動或工作的目的，目前該類型的驅(qū)動方式已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域，與大家日常生活息息相關(guān)的電驅(qū)動主要存在于家電領(lǐng)域，典型的有：家用空調(diào)系統(tǒng)的電動壓縮機：其通過電機帶動轉(zhuǎn)子工作，達到壓縮空氣的目的，從而實現(xiàn)其功能循環(huán)；電動車：不論是燃料電池電動車及其他類型電池電動車，其驅(qū)動方式以電機直驅(qū)或電機帶動減速器工作，達到驅(qū)動車輪的目的；汽車座椅驅(qū)動、車窗驅(qū)動也同樣采用電驅(qū)動的方式；小型無人機也大多采用電驅(qū)動方式。當(dāng)然，在一些重型工業(yè)中，電驅(qū)動的方式也同樣存在，例如電力機車、風(fēng)電、潛艇推進系統(tǒng)等領(lǐng)域，也同樣存在大量的采用電驅(qū)動方式，典型的應(yīng)用如圖1所示。圖1：電驅(qū)動的典型應(yīng)用由此可見，電驅(qū)動的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣，其使用產(chǎn)品也越來越大，可以預(yù)見在不久的將來，可能我們?nèi)粘Ｋ姷尿?qū)動方式將主要以電驅(qū)動為主。2.電驅(qū)動有什么優(yōu)缺點然而，對于電驅(qū)動與常規(guī)的驅(qū)動方式（燃燒、蒸汽、等）相比，電驅(qū)動有哪些優(yōu)點呢？電驅(qū)動比較典型的優(yōu)點有：1）控制精度高；2）傳動平穩(wěn)，波動較小，因此比較適合精密加工；3）振動噪聲較低；4）便于控制；5）電力作為能源來源，其便于排放的集中處理；隨著國內(nèi)新能源車的提出，讓大家對電驅(qū)動更加關(guān)注，然而電驅(qū)動也存在一些問題，具體表現(xiàn)為：1）其振動噪聲雖然低，但其特征為典型的單頻信號，其聲品質(zhì)較差；2）核心電子器件（IGBT）成本較高；3）對電流諧波較為敏感，電流諧波有可能直接影響其性能，因此電控的優(yōu)劣顯得尤為重要；；4）對電磁兼容的要求較高。對于振動噪聲而言，電驅(qū)動的典型頻譜特征如圖2所示。圖2某電動車電驅(qū)動頻譜特征由圖2可以看出：電驅(qū)動的單頻信號較為明顯，不存在明顯的寬頻激勵，因此振動噪聲將以該單頻信號為主，直接影響其品質(zhì)；且NVH問題主要集中在中高頻段。3.電驅(qū)動的典型構(gòu)成對于電驅(qū)動的典型構(gòu)成，一般主要由以下及部分組成：1）供電系統(tǒng)；2）控制系統(tǒng)；3）電機（或電機+減速器）；4）冷卻系統(tǒng)：主要用于電機冷卻對于電動車的電驅(qū)動系統(tǒng)及其NVH來說，其主要組成如圖3所示。圖3：電動車電驅(qū)動系統(tǒng)及其NVH對于其他領(lǐng)域的電驅(qū)動NVH問題，其可能在供電方式、電機冷卻模式上存在差異，其對應(yīng)的NVH問題上會涉及到冷卻方式引入的新的聲源；其他方面不存在大的差異。4.電驅(qū)動系統(tǒng)NVH問題作為電驅(qū)動的主要組成部分，電機的NVH成為了一個不可忽略的部分；當(dāng)然根據(jù)驅(qū)動環(huán)節(jié)中是否存在減速器，其NVH問題也是其中的一部分。然而電機的NVH問題直接與電控、電機電磁、結(jié)構(gòu)設(shè)計有很強的關(guān)系，因此對于電機的NVH問題，我們采用圖4進行分類描述。圖4電機NVH問題分類介紹在電機的NVH建模上，為了保證正向開發(fā)、故障診斷的需求，我們需要滿足電機的NVH方案評價及精確建模兩種完全不同的要求，因此對于電機的NVH建模，我們需要考慮以下因素：1）電機的激勵源建模：電機電磁場建模與標(biāo)定—獲取電磁載荷；電機轉(zhuǎn)子動力學(xué)分析—獲取電機的機械結(jié)構(gòu)載荷；冷卻系統(tǒng)噪聲源獲?。篊FD等，根據(jù)實際冷卻方式而定；2）電機的材料參數(shù)獲取；涉及到電機硅鋼片的材料參數(shù)提??；硅鋼片及線圈阻尼