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某增程式电动汽车发电机NVH性能分析与优化
| 论文题名： | 某增程式电动汽车发电机NVH性能分析与优化 |
| 关键词： | 电动汽车;增程器发电机;振动噪声 |
| 摘要： | 增程式电动汽车具有高续航、低排放的特点，近年来受到广泛关注。然而增程器的存在无疑给整车带来了新的NVH（Noise、VibrationandHarshness）问题。研究发现，增程器发电机工作时的噪声频率远高于发动机，并且在起步和停车发电时，没有风噪和路噪的声学掩蔽作用，使得增程发电机高频噪声更加凸显，因此如何对其NVH性能进行分析和优化成为行业亟需研究的关键问题。 本文以一台用于某增程式电动汽车的永磁同步发电机为对象，从理论计算、仿真分析、试验验证三个方面进行了深入的研究。 首先搭建了发电机试验台架，基于发电机工作特征制定了稳态与瞬态两种试验工况，分别考虑不同负载和升速率的影响完成了发电机原始样机的振动噪声测试，通过分析试验数据，确定发电机存在72阶振动噪声以及结构共振问题。 其次对发电机噪声机理分析，明确该发电机振动噪声主要由0阶径向电磁力引起。基于麦克斯韦张量法推导出径向电磁力波表达式，并对0阶径向力波的特性进行总结。完成发电机电磁模型的搭建，仿真计算径向电磁力波，发现0/6f径向力波幅值较大，推断是引起72阶噪声的主要激励源。进一步从转矩波动特性发现其有加剧振动噪声的风险。基于建立的电磁模型，计算出0阶径向力波随气隙磁导、基波电流、谐波电流的变化规律，为后文优化工作奠定基础。 接着考虑定子各向异性、绕组复杂性建立了定子等效模型，同时考虑结构连接特性完成发电机总成模型的搭建。进行定子与发电机总成自由模态试验，基于试验结果识别等效定子模型材料参数，并完成发电机总成模型的验证。对约束模态进行分析，结果表明发电机后端盖的前三阶模态引起了结构共振。为了预测发电机振动噪声水平，搭建磁-固-声多物理场耦合模型，预测模型的准确性通过声振试验数据得以验证。 最后针对发电机72阶电磁噪声突出以及结构共振问题，分别从降低电磁激励源与提高模态频率两方面进行优化分析。对于电磁激励，以发电机效率、0/6f径向力波和转矩波动峰峰值为共同优化目标，基于NSGAll算法对偏心极弧几何参数进行多目标寻优。通过对比分析，最终优化方案大幅降低了72阶振动噪声，并且强度满足要求。对于提高模态频率方面，对发电机后端盖内表面设置加强筋，加强筋位置通过拓扑优化结果进行指导，优化方案显著降低了后端盖的振动加速度。综上分析，发电机的NVH性能得到明显的改善。 |
| 作者： | 史青桥 |
| 专业： | 工程(车辆工程) |
| 导师： | 郭栋;吴行 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆理工大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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