在新能源汽車蓬勃發(fā)展的當(dāng)下，驅(qū)動(dòng)電機(jī)作為其核心部件之一，其性能優(yōu)劣直接關(guān)乎整車的性能表現(xiàn)及駕乘體驗(yàn)。對(duì)于用戶而言，在挑選驅(qū)動(dòng)電機(jī)時(shí)，往往會(huì)從多個(gè)維度進(jìn)行綜合考量，其中峰值功率與扭矩代表了電機(jī)的性能水平，效率則與車輛的續(xù)航里程緊密掛鉤，而NVH（噪聲、振動(dòng)與舒適性）性能則直接影響著駕乘的舒適度，絕緣耐久性更是關(guān)乎車輛的安全性。本文將重點(diǎn)聚焦于NVH性能，深入探討其與電機(jī)電磁設(shè)計(jì)之間的密切關(guān)聯(lián)，尤其是磁鋼排布和氣隙對(duì)NVH的影響，旨在為電機(jī)設(shè)計(jì)提供有益參考，助力新能源汽車性能的進(jìn)一步提升。

磁鋼排布對(duì)NVH的影響

磁鋼排布是電機(jī)電磁設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其直接影響著電機(jī)內(nèi)部的磁密分布情況。以8極48槽電機(jī)為例，常見(jiàn)的磁鋼排布方式有單層V型和雙層?型兩種結(jié)構(gòu)。在單層V型內(nèi)置式永磁同步電機(jī)中，空載氣隙磁密呈現(xiàn)出一個(gè)波頭的階梯波形態(tài)，其基波氣隙磁密幅值和總諧波含量主要由永磁體極弧系數(shù)ap1決定。而雙層?型內(nèi)置式永磁同步電機(jī)的空載氣隙磁密則呈現(xiàn)出兩個(gè)波頭的階梯波，基波氣隙磁密幅值和總諧波含量則由極弧系數(shù)ap1和ap2共同決定。

從多電平階梯波的原理來(lái)看，階梯波的臺(tái)階數(shù)量越多，其波形中所含的諧波含量越小，正弦度也越好。這一點(diǎn)在電機(jī)磁密波形中同樣適用。通過(guò)對(duì)比兩種磁鋼排布方式的諧波情況，可以發(fā)現(xiàn)雙層?型磁鋼排布的諧波（如5次、7次諧波）明顯優(yōu)于單層V型排布。諧波含量的降低意味著電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的噪聲和振動(dòng)也會(huì)相應(yīng)減少，因此在NVH性能方面，雙層?型磁鋼排布通常優(yōu)于單層V型排布。

氣隙與NVH的關(guān)系

為了提高電機(jī)的功率密度，電機(jī)設(shè)計(jì)往往傾向于采用更小的氣隙。這是因?yàn)殡S著氣隙的增大，空氣磁導(dǎo)率較低，磁路磁阻也會(huì)隨之增大，導(dǎo)致磁力線通過(guò)能力減弱。此外，在切向結(jié)構(gòu)的永磁同步電機(jī)中，轉(zhuǎn)軸側(cè)永磁體端部存在較大的漏磁，氣隙長(zhǎng)度的增加也會(huì)導(dǎo)致漏磁的增加。這兩方面因素均會(huì)導(dǎo)致電機(jī)性能的下降，即電機(jī)功率密度的降低。

然而，小氣隙電機(jī)在帶來(lái)更高功率密度的同時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生更明顯的電磁噪音。這是因?yàn)樵陔姍C(jī)工作過(guò)程中，定子與轉(zhuǎn)子之間的電磁力作用，包括切向的旋轉(zhuǎn)扭矩和徑向的電磁力，是電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的主要驅(qū)動(dòng)力。其中，徑向電磁力是導(dǎo)致定子產(chǎn)生振動(dòng)并輻射噪音的主要因素。通過(guò)增大氣隙，可以有效減小氣隙磁場(chǎng)的諧波分量，降低徑向力諧波，從而實(shí)現(xiàn)噪音的優(yōu)化。例如，對(duì)于同一款電機(jī)，0.9mm氣隙電機(jī)的氣隙磁密諧波分量較0.6mm氣隙電機(jī)小，有利于降低電機(jī)徑向力波動(dòng)，減少電機(jī)徑向振動(dòng)，進(jìn)而改善電機(jī)的NVH表現(xiàn)。但需要注意的是，增大氣隙后，電機(jī)的電磁性能也會(huì)有所下降，因此在實(shí)際設(shè)計(jì)中，除非是迫不得已，一般不會(huì)采用調(diào)整氣隙長(zhǎng)度的方式來(lái)提高NVH性能。

除此之外，在定子或者轉(zhuǎn)子上開槽也是通過(guò)改變氣隙來(lái)提高NVH性能的一種常見(jiàn)方法。通過(guò)在轉(zhuǎn)子上開槽，可以降低氣隙磁密，從而提高NVH性能。雖然這種方案同樣會(huì)導(dǎo)致電機(jī)性能的下降，但相較于直接增加氣隙，其對(duì)性能的影響相對(duì)較小。因此，定轉(zhuǎn)子上開槽是一種較為實(shí)用的解決NVH問(wèn)題的方案，尤其是在對(duì)轉(zhuǎn)子影響較小且改制較為方便的情況下。

總結(jié)

通過(guò)對(duì)磁鋼排布和氣隙對(duì)電機(jī)NVH影響的分析，我們可以看到，在電驅(qū)開發(fā)的前期過(guò)程中，磁鋼分布的設(shè)計(jì)至關(guān)重要。如果磁鋼layout沒(méi)有設(shè)計(jì)好，后續(xù)的NVH優(yōu)化將會(huì)面臨很大的挑戰(zhàn)，因?yàn)榇配搇ayout涉及沖片，這種制作周期較長(zhǎng)，十分影響項(xiàng)目的進(jìn)度。因此，在項(xiàng)目初期，就應(yīng)該投入足夠的精力，通過(guò)深入研究和反復(fù)優(yōu)化，找到最優(yōu)的磁鋼layout方案，為后續(xù)的電機(jī)開發(fā)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

同時(shí)，氣隙的設(shè)計(jì)也需要在性能與NVH之間找到一個(gè)平衡點(diǎn)。在追求高功率密度的同時(shí)，不能忽視電磁噪音對(duì)駕乘舒適度的影響。通過(guò)合理調(diào)整氣隙大小以及采用定轉(zhuǎn)子開槽等措施，可以在一定程度上改善電機(jī)的NVH性能，但也要充分考慮到這些調(diào)整對(duì)電機(jī)電磁性能的影響。

總之，電機(jī)的NVH性能優(yōu)化是一個(gè)系統(tǒng)工程，需要從電磁設(shè)計(jì)的多個(gè)方面入手，綜合考慮各種因素，通過(guò)精細(xì)化的設(shè)計(jì)和優(yōu)化，才能打造出既性能卓越又舒適安靜的新能源驅(qū)動(dòng)電機(jī)，為新能源汽車的發(fā)展提供有力支撐。