永磁同步電機(jī)由于其高功率密度和高效率的特點(diǎn)得到了越來越廣泛的應(yīng)用，尤其是加工容易、容錯(cuò)性能好等一系列優(yōu)點(diǎn)，近幾年在新能源汽車領(lǐng)域有著壓倒性的市場占有率，因此，分析該類電機(jī)的噪聲問題成為電動(dòng)車Benchmark測試中一項(xiàng)重要的工作，而小編對永磁同步電機(jī)的噪聲源分布也極為感興趣，今天就帶著大家來一探究竟。
對于永磁同步電機(jī)（以下簡稱電機(jī)）的噪聲來說，無非是以下兩類：
1、機(jī)械噪聲
轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)不平衡、軸承等因素造成；
2、電磁噪聲
定子內(nèi)表面的電磁力，轉(zhuǎn)子偏心及電流諧波等因素造成。
下面以一個(gè)6極9槽永磁同步電機(jī)為例，逐步解析其噪聲源。噪聲測試點(diǎn)布置在離電機(jī)中心正上方35cm處，采集加速工況的過程如下：先將電機(jī)穩(wěn)定在1500r/min，然后勻加速上升至5000r/min，測得如下階次圖。
根據(jù)上圖，可將其主要的噪聲分為以下5類（圖中數(shù)字與下列噪聲序號(hào)對應(yīng)），然后就由兩位噪聲源大哥來認(rèn)領(lǐng)各自的兄弟了。
1) 分?jǐn)?shù)階噪聲：幅值比較大的包括3.2和4.8階噪聲；
2) 6、12、18、24、30、36、42、48、54、60、66、72和78階噪聲；
3) 7、8、17、19、20、35、37、38和43階噪聲；
4) 以開關(guān)頻率（9000Hz）為中心的階次噪聲，主要有：（k=1、2、3和4）
5) 共振噪聲：比較明顯的共振區(qū)域分三段：1180~1389Hz、2411~2822Hz和3200~3425Hz。
下面就通過分析將上述五種噪聲進(jìn)行來源歸類。
機(jī)械噪聲
直觀想，電機(jī)內(nèi)部的滾動(dòng)軸承是機(jī)械噪聲源之一。
上圖中軸承常見的階次噪聲包括外圈的通過頻率，表征滾珠通過內(nèi)滾道時(shí)產(chǎn)生的沖擊特征，通常由以下公式表達(dá)（以下公式省略一萬字…）總而言之，根據(jù)電機(jī)所用軸承屬性，計(jì)算得到對應(yīng)的外圈通過頻率為4.8階和3.2階，因此，第①類噪聲屬滾動(dòng)軸承階次噪聲。
再者，能看到上述第⑤類噪聲，表現(xiàn)為頻率區(qū)間，顯然是由其他階次噪聲對應(yīng)的激勵(lì)頻率與結(jié)構(gòu)模態(tài)頻率靠近而引起的共振輻射的噪聲，能量較高，占電機(jī)噪聲的主導(dǎo)。
電磁噪聲
1 氣隙磁場等貢獻(xiàn)徑向力波引起電磁噪聲
首先，一般來講，電機(jī)的徑向力波是引起電磁噪聲的主要原因之一，本文中所述例子采用6極9槽電機(jī)，根據(jù)公式推導(dǎo)（依舊省略一萬字…），理想條件下的徑向力波的頻率特征為電流基頻的偶數(shù)倍，即為極數(shù)的整數(shù)倍，也就是6k階，因此，上述第②類6、12、18、24、30、36、42、48、54、60、66、72和78階噪聲為永磁體磁密和電流基波磁密作用下的電磁激勵(lì)。
2 電流諧波引起電磁噪聲
其次，目前的調(diào)速永磁電機(jī)大多采用變頻器供電，其作用下的電流波形不再是理想的正弦波，而是存在大量的電流諧波，也使得電磁力的頻率更加的復(fù)雜，通過對測試過程中的電機(jī)相電流進(jìn)行監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)一種電流諧波以開關(guān)頻率為中心對稱分布，即上述第④類噪聲。
3 轉(zhuǎn)子動(dòng)態(tài)偏心引起電磁噪聲
電機(jī)由于制造誤差、安裝誤差及軸承磨損等原因會(huì)使得轉(zhuǎn)子發(fā)生偏心，如下圖所示：
轉(zhuǎn)子偏心以后會(huì)造成這樣的問題：氣隙長度隨時(shí)間變化，這就會(huì)引起新的頻率的徑向力波，產(chǎn)生新的電磁噪聲。經(jīng)過計(jì)算（以下省略一萬字…），可得出如下結(jié)論：
動(dòng)態(tài)偏心會(huì)產(chǎn)生額外的徑向力波的頻率成分，針對于6電機(jī)而言，可以表述為：和階，即上述第③類噪聲。
總而言之，電機(jī)噪聲源包括機(jī)械噪聲與電磁噪聲，機(jī)械噪聲主要是由軸承等機(jī)械部件的振動(dòng)以及電機(jī)本身的模態(tài)問題引起；電磁噪聲主要是由電機(jī)內(nèi)部徑向力波的頻率引起的，徑向力波的頻率又與轉(zhuǎn)子的偏心，氣隙長度以及電機(jī)自身變頻的供電方式產(chǎn)生的諧波有關(guān)。