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發(fā)電機(jī)導(dǎo)致的NVH問題控制

2019-08-07 19:30:59·  來源：汽車NVH云講堂  作者：呂兆平  
　
發(fā)電機(jī)噪聲問題一直是汽車產(chǎn)品性能開發(fā)和NVH控制過程中的難點，該噪聲主要通過固體和空氣傳播兩種途徑傳到車內(nèi)。一、發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)見圖1。圖1 發(fā)電機(jī)結(jié)
發(fā)電機(jī)噪聲問題一直是汽車產(chǎn)品性能開發(fā)和NVH控制過程中的難點，該噪聲主要通過固體和空氣傳播兩種途徑傳到車內(nèi)。

一、發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)

發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)

二、發(fā)電機(jī)噪聲類型

交流發(fā)電機(jī)噪聲比較復(fù)雜，涉及多個學(xué)科的知識，但是從其機(jī)理上講，可以分為電磁噪聲、氣動噪聲和機(jī)械噪聲（見圖2）。

圖2 發(fā)電機(jī)噪聲類型

三、電磁噪聲的影響因素

電磁噪聲的影響因素與以下幾個方面：

1、定子的固有頻率

當(dāng)徑向電磁力波與定子的固有頻率接近時,就會引共振使振動與噪聲大大增強(qiáng),甚至危及電機(jī)的安全。

2、磁場強(qiáng)度和氣隙磁密

由徑向交變力波產(chǎn)生的噪聲它的強(qiáng)度與氣隙磁密的平方成正比。氣隙磁密主要由定轉(zhuǎn)子間隙決定（見圖3）。

圖3 發(fā)電機(jī)磁場及氣隙磁密

3、定、轉(zhuǎn)子槽數(shù)

決定諧波次數(shù)。在大多數(shù)情況下,次數(shù)小于10 的影響較大,高次數(shù)的力波一般不考慮。

4、定、轉(zhuǎn)子齒槽的輪廓

由于定子或轉(zhuǎn)子上齒槽的影響,磁導(dǎo)將產(chǎn)生周期性變化,而引起氣隙磁密的大小周期性變化,而產(chǎn)生了一階齒諧波。

5、定、轉(zhuǎn)子的偏心或磁路的不對稱，

引起磁通分配的不對稱,而出現(xiàn)一邊受力大、一邊受力小的單邊磁拉力現(xiàn)象，它隨著轉(zhuǎn)速而周期性地變化。

電磁噪聲案例分析：

在怠速前1300rpm左右，突然出現(xiàn)36階電磁噪聲峰值，因為此時發(fā)電機(jī)開始發(fā)電；在中速以下階段（8000rpm以下），電磁噪聲是主要貢獻(xiàn)；

圖4 發(fā)電機(jī)近場全負(fù)荷噪聲曲線

四、電磁噪聲解決措施

1、選擇適當(dāng)?shù)臍庀洞琶?不應(yīng)太高,但過低又會影響材料的利用率，降低輸出；

2、選擇合適的定、轉(zhuǎn)子槽數(shù)槽配合,避免出現(xiàn)低次力波；

圖5 電磁噪聲解決措施1

3、合理運用爪極坡面，減小齒諧波噪聲；

4、定、轉(zhuǎn)子加工與裝配,應(yīng)注意它們的圓度與同軸度，盡量使定、轉(zhuǎn)子磁路對稱均勻,迭壓緊密；

圖6 電磁噪聲解決措施2

5、采用精鍛爪極，提高鐵芯的質(zhì)密度，使磁場更均勻；

6、注意避開它們的共振頻率。

五、機(jī)械噪聲的影響因素

機(jī)械噪聲的來源有很多，如發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子不平衡或者裝配偏差所引起較大的振動，軸承自身以及受其激勵的發(fā)電機(jī)端蓋的振動，電刷與換向器等接觸而產(chǎn)生的摩擦振動，集電環(huán)表面有毛刺或圓度不夠等多方面原因所產(chǎn)生的噪聲，這些都會向外輻射噪聲，另外還有其它類似的機(jī)械噪聲源（見圖7）。

圖7 機(jī)械噪聲影響因素

1、機(jī)械噪聲在高速階段（8000rpm以下）的貢獻(xiàn)更突出；

2、單獨分析機(jī)械噪聲比較困難，一般和風(fēng)噪一起來分析；

3、在高速以上（8000rpm以上），風(fēng)噪則是發(fā)電機(jī)噪聲的主要貢獻(xiàn)；

4、主要分析由風(fēng)扇產(chǎn)生的噪聲，階次與風(fēng)扇葉片數(shù)成倍數(shù)關(guān)系，如圖中的10階、14階、20階、28階。

圖8 機(jī)械噪聲與風(fēng)噪

降低機(jī)械噪聲的方法：

1、一般應(yīng)采用密封軸承,防止雜物進(jìn)入。

2、軸承外圈與軸承室的配合、內(nèi)圈與軸的配合,一般不宜太緊。

3、嚴(yán)格控制轉(zhuǎn)子和風(fēng)扇的不平衡量（見圖9）。

4、選擇換向性能與摩擦性能良好的碳刷，選可靠的彈簧。

5、保證合適的碳刷壓力。

6、控制換向器的圓度，確保換向器包面無毛刺。

圖9 降低機(jī)械噪聲的方法

六、空氣動力噪聲的影響因素

空氣動力噪聲的影響因素有以下三個方面：

1、發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速

2、風(fēng)扇與轉(zhuǎn)子的形狀、粗糙度、不平衡量；

3、氣流的風(fēng)道截面的變化和風(fēng)道形狀

圖10 空氣動力噪聲影響因素

七、降低風(fēng)噪的方法

1、適當(dāng)減小風(fēng)扇直徑，但會影響冷卻效果；

2、采用非對稱風(fēng)扇，不等高扇葉，以破壞其“共鳴”條件；

3、風(fēng)道中盡量減少障礙物,風(fēng)道的截面變化不要突然；

4、發(fā)電機(jī)出風(fēng)口采用斜筋，與風(fēng)向一致，減小風(fēng)阻；

5、轉(zhuǎn)子的表面應(yīng)盡量光滑

圖11 降低風(fēng)噪的方法

如果有興趣進(jìn)一步了解發(fā)電機(jī)嘯叫噪聲治理，推薦閱讀王維等發(fā)表的論文《某乘用車發(fā)電機(jī)性能開發(fā)與NVH 控制》一文。
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