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科技创新

​发电机导致的NVH问题控制

发电机噪声问题一直是汽车产品性能开发和NVH控制过程中的难点,该噪声主要通过固体和空气传播两种途径传到车内。

一、发电机的结构
发电机结构见图1。


图1 发电机结构
二、发电机噪声类型
交流发电机噪声比较复杂,涉及多个学科的知识,但是从其机理上讲,可以分为电磁噪声、气动噪声和机械噪声(见图2)。


图2 发电机噪声类型
三、电磁噪声的影响因素
电磁噪声的影响因素与以下几个方面:
1、定子的固有频率
当径向电磁力波与定子的固有频率接近时,就会引共振使振动与噪声大大增强,甚至危及电机的安全。
2、磁场强度和气隙磁密
由径向交变力波产生的噪声它的强度与气隙磁密的平方成正比。气隙磁密主要由定转子间隙决定(见图3)。


图3 发电机磁场及气隙磁密
3、定、转子槽数
决定谐波次数。在大多数情况下,次数小于10 的影响较大,高次数的力波一般不考虑。
4、定、转子齿槽的轮廓
由于定子或转子上齿槽的影响,磁导将产生周期性变化,而引起气隙磁密的大小周期性变化,而产生了一阶齿谐波。
5、定、转子的偏心或磁路的不对称,
引起磁通分配的不对称,而出现一边受力大、一边受力小的单边磁拉力现象,它随着转速而周期性地变化。
电磁噪声案例分析:
在怠速前1300rpm左右,突然出现36阶电磁噪声峰值,因为此时发电机开始发电;在中速以下阶段(8000rpm以下),电磁噪声是主要贡献;


图4 发电机近场全负荷噪声曲线
四、电磁噪声解决措施
1、选择适当的气隙磁密,不应太高,但过低又会影响材料的利用率,降低输出;
2、选择合适的定、转子槽数槽配合,避免出现低次力波;


图5 电磁噪声解决措施1

3、合理运用爪极坡面,减小齿谐波噪声;
4、定、转子加工与装配,应注意它们的圆度与同轴度,尽量使定、转子磁路对称均匀,迭压紧密;


图6 发电机厂家电磁噪声解决措施2
5、采用精锻爪极,提高铁芯的质密度,使磁场更均匀;
6、注意避开它们的共振频率。
五、机械噪声的影响因素
机械噪声的来源有很多,如发电机转子不平衡或者装配偏差所引起较大的振动,轴承自身以及受其激励的发电机端盖的振动,电刷与换向器等接触而产生的摩擦振动,集电环表面有毛刺或圆度不够等多方面原因所产生的噪声,这些都会向外辐射噪声,另外还有其它类似的机械噪声源(见图7)。

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