王翌偉，徐曉美

（210037 江蘇省 南京市 南京林業(yè)大學(xué) 汽車與交通工程學(xué)院）

0 引言

純電動(dòng)汽車電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生的噪聲比傳統(tǒng)燃油汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的噪聲更易引起人體不適，因此成為目前純電動(dòng)汽車噪聲控制的主要對(duì)象[1]。集成式電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有高功率密度、高聲音品質(zhì)等特性，是當(dāng)前純電動(dòng)汽車電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的研發(fā)重點(diǎn)。集成式電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要由集成的傳動(dòng)系統(tǒng)與驅(qū)動(dòng)電機(jī)組成。其中，傳動(dòng)系統(tǒng)一般由減速器、變速器組成；驅(qū)動(dòng)電機(jī)是電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的核心，目前常用的是永磁同步電機(jī)和感應(yīng)電機(jī)。本文從純電動(dòng)汽車電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的噪聲問(wèn)題出發(fā)，主要對(duì)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的減/變速器的齒輪嘯叫噪聲、殼體輻射噪聲以及共振引起的噪聲、永磁同步電機(jī)和感應(yīng)電機(jī)的機(jī)械噪聲、空氣動(dòng)力噪聲和電磁噪聲的控制技術(shù)進(jìn)行綜述與分析，并對(duì)純電動(dòng)汽車噪聲控制的未來(lái)進(jìn)行展望。

1 減/變速器

1.1 減/變速器噪聲產(chǎn)生機(jī)理

對(duì)于純電動(dòng)汽車用驅(qū)動(dòng)電機(jī)，僅調(diào)整其輸入電流就可控制輸出動(dòng)力，因而理論上僅需配備減速器就可完成動(dòng)力傳遞。若給純電動(dòng)汽車加設(shè)變速器，對(duì)其動(dòng)力傳遞而言將如虎添翼，因此目前不少純電動(dòng)汽車配備了變速器。純電動(dòng)汽車用減速器與變速器類似，二者作為齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)，齒輪噪聲不可忽略，而殼體是齒輪傳動(dòng)的載體，也是噪聲對(duì)外輻射的直接對(duì)象。所以減/變速器噪聲主要由齒輪噪聲、殼體輻射噪聲及兩者共振噪聲引起。

傳統(tǒng)燃油車用變速器齒輪噪聲主要包括嘯叫噪聲和敲擊噪聲，而純電動(dòng)汽車的變速器，由于電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)裝置中沒(méi)有齒套、同步器以及空擋齒輪，所以敲擊噪聲不大，主要是齒輪嘯叫聲。嘯叫噪聲頻率與齒輪嚙合階次有關(guān)，隨齒輪轉(zhuǎn)速的增加而增加。目前，純電動(dòng)汽車的齒輪向高速齒輪發(fā)展，這就使得減/變速器嘯叫噪聲問(wèn)題更加嚴(yán)重。嘯叫噪聲是由于動(dòng)態(tài)激勵(lì)載荷作用在箱體的彈性系統(tǒng)上，使二者之間發(fā)生剛?cè)狁詈享憫?yīng)引起的。齒輪系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)激勵(lì)由內(nèi)部激勵(lì)和外部激勵(lì)2 部分組成。內(nèi)部激勵(lì)是齒輪嘯叫噪聲的重要源頭之一，一般指一對(duì)齒輪嚙合過(guò)程中在齒輪副上產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)載荷，主要有誤差激勵(lì)、剛度激勵(lì)、嚙合沖擊激勵(lì)。誤差激勵(lì)是齒輪安裝加工過(guò)程中誤差所導(dǎo)致的位移激勵(lì)，是不可避免的。剛度激勵(lì)是齒輪傳動(dòng)時(shí)齒廓上的嚙合點(diǎn)沿齒廓垂向移動(dòng)引起齒輪嚙合剛度變化。嚙合沖擊激勵(lì)是嚙入、嚙出點(diǎn)偏離理論點(diǎn)產(chǎn)生的激勵(lì)，主要原因?yàn)辇X輪因誤差或受載發(fā)生彈性變形；外部激勵(lì)也會(huì)導(dǎo)致減/變速器的齒輪嚙合或系統(tǒng)產(chǎn)生動(dòng)態(tài)激勵(lì)，如電機(jī)電磁力和負(fù)載的變化。其中，電磁力是主要激勵(lì)力。當(dāng)減/變速器模態(tài)頻率與電機(jī)電磁力激勵(lì)頻率相近時(shí)，會(huì)對(duì)減/變速器工作產(chǎn)生影響并生成噪聲。

總的來(lái)說(shuō)，減/變速器的噪聲主要來(lái)源于齒輪的加工裝配誤差、時(shí)變嚙合沖擊力等因素導(dǎo)致的動(dòng)態(tài)嚙合力。動(dòng)態(tài)嚙合力導(dǎo)致的齒輪振動(dòng)一般通過(guò)傳動(dòng)軸以及軸承傳遞至減/變速器的殼體，最終引起殼體振動(dòng)并向外輻射噪聲[2]。

1.2 減/變速器噪聲控制方法

根據(jù)減/變速器噪聲產(chǎn)生機(jī)理，減/變速器的噪聲控制手段主要有：優(yōu)化齒輪嘯叫噪聲、減/變速器殼體輻射噪聲以及二者共振噪聲，具體控制方法有：齒輪參數(shù)優(yōu)化、殼體結(jié)構(gòu)優(yōu)化、齒輪微觀修形、吸聲阻尼材料應(yīng)用。

優(yōu)化齒輪參數(shù)的前提是了解各齒輪參數(shù)對(duì)于結(jié)構(gòu)傳動(dòng)噪聲的影響。不同類型的齒輪，由于幾何特性不同，將產(chǎn)生不同的嚙合過(guò)程。齒輪參數(shù)對(duì)傳動(dòng)噪聲的影響如表1 所示。

由表1 可知，為解決純電動(dòng)汽車用減/變速器噪聲問(wèn)題，齒輪模數(shù)應(yīng)盡可能低。對(duì)于重合度接近2 的高速齒輪傳動(dòng)，通常采用壓力角為16°～18°。高速齒輪一般采用較大螺旋角的斜齒輪，初級(jí)傳動(dòng)宜采用窄齒傳動(dòng)，對(duì)末級(jí)或承受重載荷的齒輪應(yīng)采用寬齒傳動(dòng)。齒輪精度需達(dá)到5 級(jí)或以上。

表1 齒輪參數(shù)對(duì)傳動(dòng)噪聲的影響Tab.1 Influence of gear parameters on transmission noise

減/變速器殼體是一個(gè)典型的彈性結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，其剛度、固有頻率、表面輻射面積等都會(huì)影響噪聲輻射以及與齒輪的共振噪聲，為緩解殼體輻射噪聲與共振噪聲，常對(duì)殼體結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。為緩解某純電動(dòng)汽車變速器齒輪與殼體共振，F(xiàn)ang Y[3]等人基于變密度法，以最小聲壓級(jí)為目標(biāo)，對(duì)變速器殼體進(jìn)行了拓?fù)鋬?yōu)化，顯著降低了變速器殼體的噪聲。

此外，還可通過(guò)在殼體上加設(shè)加強(qiáng)筋或增設(shè)額外固定連接的方式來(lái)提高殼體剛度、改變固有頻率，實(shí)現(xiàn)減振降噪。

齒輪微觀修形是降低減/變速器齒輪傳動(dòng)誤差的重要手段，能夠使嚙合齒面受載均勻，改善齒輪軸受載變形導(dǎo)致的嚙合錯(cuò)位，緩和嚙合沖擊，降低嘯叫噪聲。齒輪微觀修形一般包括齒形修形、齒向修形和對(duì)角修形。齒形修形一般指齒廓方向上的線性修形、起鼓修形和齒頂或齒根修緣等，能夠降低因齒廓偏差引起的嚙合沖擊。為避免影響輪齒強(qiáng)度，一般采用齒頂修緣。為減小因齒輪軸變形或錯(cuò)位產(chǎn)生的傳動(dòng)誤差，常采用齒向修形。齒向修形有鼓形修形和傾斜修形。前者使齒面分布載荷更均勻，即便齒輪受載傾斜時(shí)，仍能平穩(wěn)傳動(dòng)。后者因修正量很小不易加工，應(yīng)用較少。目前對(duì)角修形研究應(yīng)用較少。純電動(dòng)汽車電機(jī)自身一般具有較優(yōu)的調(diào)速性能，因此變速器不需要很多擋位，現(xiàn)在主要使用的是二擋變速器。蔡文奇[4]為解決某純電動(dòng)汽車兩擋變速器齒輪嘯叫聲，基于模態(tài)分析，采用齒形修形與齒向修形相結(jié)合的方法，以重合度為衡量標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)齒輪組進(jìn)行優(yōu)化，有效緩解了齒輪嘯叫噪聲。

此前，相關(guān)噪聲的評(píng)估控制方法一般以齒輪嚙合理論為基礎(chǔ)，缺乏對(duì)于齒輪傳動(dòng)誤差相關(guān)因素的深入定量分析，因此王瑞欣[1]等人基于自建的純電動(dòng)汽車中減速器用高速齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)化模型，探尋了傳動(dòng)誤差激勵(lì)下傳動(dòng)系統(tǒng)振動(dòng)噪聲的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，并提出了振動(dòng)噪聲評(píng)價(jià)指標(biāo)與優(yōu)化方法。

吸聲阻尼材料能有效吸收噪聲，并通過(guò)減小振動(dòng)來(lái)抑制噪聲。林巨廣[5]等人結(jié)合電機(jī)徑向電磁力特性，對(duì)某電動(dòng)汽車動(dòng)力總成噪聲，從控制噪聲傳遞路徑角度出發(fā)，在動(dòng)力總成上通過(guò)應(yīng)用吸聲材料制成聲學(xué)包，取得了良好的降噪效果。此外，也有研究人員通過(guò)在減/變速器傳動(dòng)軸或殼體上加設(shè)阻尼材料來(lái)緩解傳動(dòng)軸或殼體自身振動(dòng)輻射的噪聲以及其與齒輪的共振噪聲。智能材料的發(fā)展給阻尼材料的選擇提供了更多可能性。

隨著新材料技術(shù)的發(fā)展，磁流變彈性體、壓電元件等新型智能材料有望應(yīng)用于純電動(dòng)汽車的噪聲控制。與傳統(tǒng)阻尼材料相比，磁流變彈性體因具有優(yōu)越的可控阻尼特性和快速響應(yīng)特性，已在電氣和電子設(shè)備、減振降噪領(lǐng)域獲得應(yīng)用[6]。壓電元件具有壓電效應(yīng)，研究發(fā)現(xiàn)，將其陣列應(yīng)用在薄壁結(jié)構(gòu)中，能夠在滿足輕量化設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上有效抑制薄壁結(jié)構(gòu)振動(dòng)，因而常用于主動(dòng)控制薄壁結(jié)構(gòu)的振動(dòng)[7]。

2 永磁同步電機(jī)

2.1 永磁同步電機(jī)噪聲產(chǎn)生機(jī)理

永磁同步電機(jī)（Permanent Magnet Synchronous Machine，PMSM）主要由定子、轉(zhuǎn)子以及端蓋等部件組成，因具有可靠性好、效率高、功率因數(shù)高等優(yōu)點(diǎn)在當(dāng)前純電動(dòng)汽車中得到廣泛應(yīng)用。PMSM 噪聲一般包括機(jī)械噪聲、空氣動(dòng)力噪聲和電磁噪聲。

PMSM 的機(jī)械噪聲主要源于裝配制造過(guò)程中轉(zhuǎn)子（定子）機(jī)械不平衡而導(dǎo)致軸承等零部件的磨損、轉(zhuǎn)子（定子）偏心等?？諝鈩?dòng)力噪聲是因?yàn)镻MSM的冷卻機(jī)構(gòu)運(yùn)行時(shí)，散熱風(fēng)扇和轉(zhuǎn)子帶動(dòng)周圍空氣旋轉(zhuǎn)，改變空氣壓力引起的。

電磁噪聲是PMSM最主要的噪聲。就自身而言，諧波磁場(chǎng)的產(chǎn)生源于反電動(dòng)勢(shì)波形非正弦、轉(zhuǎn)子偏心以及電樞電流不平衡等。PMSM 轉(zhuǎn)子分段斜極[8]的存在提高了低階徑向電磁力，從而放大了電磁噪聲。就驅(qū)動(dòng)而言，由于逆變器開(kāi)關(guān)斬波和非線性等因素會(huì)產(chǎn)生電流諧波，從而產(chǎn)生諧波磁場(chǎng)。正弦波供電時(shí)，PMSM 噪聲主要集中在低頻段；逆變器供電時(shí)，噪聲主要在開(kāi)關(guān)頻率及其倍數(shù)附近。PMSM定子結(jié)構(gòu)由于受諧波磁場(chǎng)產(chǎn)生的徑向電磁力影響，從而產(chǎn)生振動(dòng)噪聲。電流諧波在中低速時(shí)對(duì)電磁力影響十分顯著。電流諧波一般可分為高次電流諧波和低次電流諧波。高次電流諧波主要由逆變器開(kāi)關(guān)斬波的非線性引起；低次電流諧波一般由繞組分布形式、齒槽效應(yīng)等造成的電機(jī)氣隙磁場(chǎng)畸變引起，或由逆變器的非線性特性所導(dǎo)致的輸出電壓畸變、數(shù)字控制器分辨率等引起。

綜合來(lái)說(shuō)，PMSM 噪聲的影響因素如圖1 所示。

圖1 PMSM 噪聲影響因素Fig.1 Influencing factors of noise of PMSM

2.2 永磁同步電機(jī)噪聲控制方法

PMSM 機(jī)械噪聲控制主要是對(duì)軸承噪聲的控制。抑制軸承噪聲通常采用加設(shè)彈性阻尼材料、提高軸承加工精度、提高電機(jī)密封性等方法。要降低PMSM 的空氣動(dòng)力噪聲，可在空氣出入口處加設(shè)吸聲材料、將扇葉改為多孔材料等來(lái)實(shí)現(xiàn)。

電磁噪聲在PMSM 噪聲中占比最大，也最復(fù)雜。電磁力波是電磁噪聲的直接激勵(lì)源，電磁力波主要來(lái)源為電流諧波。如前所述，電流諧波又分為高次諧波和低次諧波。對(duì)于高次諧波，通常采用優(yōu)化脈寬調(diào)制策略、改變逆變器拓?fù)涞确绞絹?lái)改善。對(duì)于PMSM 中、低次諧波，無(wú)論是逆變器輸出的電壓諧波還是電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)諧波，其幅值均隨階次的增大而下降，所以相關(guān)研究主要考慮5、7 次諧波。其抑制手段常有2 種：（1）從削弱反電動(dòng)勢(shì)的畸變出發(fā)，優(yōu)化電機(jī)自身結(jié)構(gòu)，主要有優(yōu)化斜槽或斜極[9]、優(yōu)化永磁體形狀[10]和改變轉(zhuǎn)子[11]等，從而降低諧波含量；（2）從電流諧波控制策略角度出發(fā)，利用諧波補(bǔ)償算法來(lái)抑制電流諧波。主要電流諧波抑制策略有無(wú)位置傳感器控制策略[12]、比例諧振（Proportional Resonance，PR）控制策略[13]、重復(fù)控制策略[14]、自抗擾控制（Active Disturbance Rejection Control，ADRC）策略[15]等。

對(duì)于無(wú)位置傳感器控制策略而言，逆變器非線性和電機(jī)不均勻的磁場(chǎng)分布所導(dǎo)致的諧波將會(huì)影響反電動(dòng)勢(shì)和定子電流諧波，從而影響其位置觀測(cè)精度。為解決此問(wèn)題，楊淑英[12]等人提出了基于直接觀測(cè)控制反電動(dòng)勢(shì)諧波的控制策略，此策略同時(shí)抑制了反電動(dòng)勢(shì)和定子電流中5、7 次諧波，具有較高精度以及諧波抑制能力。對(duì)于傳統(tǒng)表貼式PMSM，在PI 控制器上并聯(lián)PR 控制器可有效抑制其單一頻率的電流諧波。與之相比，高凸極率PMSM 的電流諧波抑制更困難。對(duì)此，魏藝涵[13]等人提出了一種基于并聯(lián)雙PR控制器的控制策略，此策略能較好地抑制高凸極率PMSM 任一運(yùn)行工況下某些特定階次的電流諧波。與以往控制策略相比，結(jié)構(gòu)與參數(shù)設(shè)定更簡(jiǎn)便。重復(fù)控制器中修正重復(fù)控制器專用于補(bǔ)償死區(qū)時(shí)間，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易于集成?；诖?，TANG[14]等人為抑制死區(qū)效應(yīng)導(dǎo)致的電流諧波及相電流失真，提出了一種PMSM 死區(qū)補(bǔ)償策略，此策略無(wú)需額外硬件進(jìn)行精確電流采樣，便能顯著降低電流總諧波失真和波形失真。

為拓寬PMSM 轉(zhuǎn)速控制范圍、提升精度及效率，劉春光[15]等人提出一種基于ADRC 控制器的死區(qū)效應(yīng)控制策略，采用擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)觀測(cè)器觀測(cè)擾動(dòng)，再結(jié)合非線性PID 控制消除擾動(dòng)。此非線性控制方法理論還不成熟，許多參數(shù)還需研究調(diào)整。LI[16]等人提出了一種將魯棒同步控制與非線性干擾觀測(cè)器相結(jié)合的抗干擾控制策略，用于抑制PMSM 伺服系統(tǒng)的角位置跟蹤控制系統(tǒng)中不確定性系統(tǒng)的干擾。此策略具有很好的魯棒性，但對(duì)二質(zhì)量伺服系統(tǒng)的共振抑制和抗干擾控制有待進(jìn)一步研究。

綜合來(lái)看，PMSM 噪聲控制主要集中在電磁噪聲控制。電磁噪聲控制可以從自身結(jié)構(gòu)優(yōu)化和電流諧波控制策略出發(fā)。隨著人們對(duì)PMSM 部件認(rèn)識(shí)的深入和巧妙設(shè)計(jì)，具有低噪聲特性的結(jié)構(gòu)有望越來(lái)越多。對(duì)于電流諧波控制策略，任意一種策略的實(shí)現(xiàn)均離不開(kāi)數(shù)字處理器的支撐，隨著數(shù)字處理器技術(shù)的迅猛發(fā)展，其運(yùn)算速度將會(huì)越來(lái)越快，進(jìn)而使得控制策略的控制響應(yīng)速度更快、更穩(wěn)定。

3 感應(yīng)電機(jī)

3.1 感應(yīng)電機(jī)噪聲產(chǎn)生機(jī)理

感應(yīng)電機(jī)因具有單位功率成本低、無(wú)退磁現(xiàn)象、無(wú)需稀土資源等優(yōu)點(diǎn)，在歐美的純電動(dòng)汽車上應(yīng)用較為普遍。與PMSM 一樣，感應(yīng)電機(jī)的主要噪聲也是機(jī)械噪聲、空氣動(dòng)力噪聲和電磁噪聲。

感應(yīng)電機(jī)的機(jī)械噪聲主要由轉(zhuǎn)軸彎曲、轉(zhuǎn)子的不平衡、軸承等機(jī)械結(jié)構(gòu)制造裝配上的誤差等因素引起。轉(zhuǎn)軸彎曲和轉(zhuǎn)子不平衡（或橢圓轉(zhuǎn)子）將引起轉(zhuǎn)子振動(dòng)，從而帶動(dòng)定、轉(zhuǎn)子的支撐部件產(chǎn)生振動(dòng)，進(jìn)而導(dǎo)致機(jī)械噪聲。電機(jī)運(yùn)行中，轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)軸等零部件會(huì)發(fā)熱，將產(chǎn)生不均勻的熱分布使得轉(zhuǎn)子熱不對(duì)稱，尤其在負(fù)載時(shí)，轉(zhuǎn)子的熱不平衡會(huì)使轉(zhuǎn)軸發(fā)生熱彎曲，從而加重其不平衡特性，進(jìn)而加重機(jī)械噪聲。軸承噪聲是電機(jī)重要的機(jī)械噪聲源。感應(yīng)電機(jī)常用滾動(dòng)軸承，其噪聲的主要影響因素有制造裝配精度、負(fù)載導(dǎo)致的周期性彈性形變、零部件共振頻率等。感應(yīng)電機(jī)的空氣動(dòng)力噪聲主要源于風(fēng)扇、旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)子端環(huán)上的風(fēng)葉等部件，強(qiáng)度隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速增大而增大，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速較高時(shí)，風(fēng)扇噪聲為主要噪聲源。

感應(yīng)電機(jī)的電磁噪聲常為尖銳的高頻噪聲，主要源于鐵磁材料的磁致伸縮和電機(jī)氣隙中的諧波磁場(chǎng)。對(duì)于電機(jī)，磁致伸縮一般不是主要電磁噪聲來(lái)源，但不可忽視。BEN T[17]等人具體分析了磁致伸縮對(duì)電機(jī)電磁噪聲的影響。感應(yīng)電機(jī)氣隙諧波磁場(chǎng)產(chǎn)生的徑向電磁力和切向電磁力作用于定子鐵芯，而定子和殼體是電磁噪聲的主要輻射源，若徑向電磁力諧波頻率與定子或殼體的固有頻率相接近，將會(huì)發(fā)生共振產(chǎn)生強(qiáng)烈的低頻噪聲。切向電磁力會(huì)產(chǎn)生切向力矩作用在電機(jī)上，使其發(fā)生切向振動(dòng)，從而產(chǎn)生切向振動(dòng)噪聲。徑向電磁力導(dǎo)致的共振噪聲是感應(yīng)電機(jī)電磁噪聲的主要來(lái)源，研究共振噪聲的關(guān)鍵是對(duì)感應(yīng)電機(jī)氣隙磁場(chǎng)作諧波分析。此類諧波影響因素有很多，一般可以從兩方面概括，即定、轉(zhuǎn)子繞組電流引起的繞組諧波磁場(chǎng)[18]和定、轉(zhuǎn)子槽開(kāi)口導(dǎo)致的磁導(dǎo)齒諧波磁場(chǎng)[19]。前者可以從感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)著手分析。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的核心一般是利用脈寬調(diào)制技術(shù)的逆變器。由脈寬調(diào)制原理知，逆變器的輸出電壓/電流中具有開(kāi)關(guān)頻率的倍頻和邊頻帶的諧波，此類諧波因高頻、窄帶寬的特點(diǎn)，會(huì)使電機(jī)振動(dòng)產(chǎn)生高頻窄帶電磁噪聲，隨著總諧波失真加劇，噪聲將急劇增加。此類噪聲強(qiáng)度與逆變器輸出電壓/電流諧波頻譜有關(guān)。

感應(yīng)電機(jī)噪聲的影響因素如圖2 所示。

圖2 感應(yīng)電機(jī)噪聲的影響因素Fig.2 Influencing factors of noise of induction motor

3.2 感應(yīng)電機(jī)噪聲控制方法

感應(yīng)電機(jī)的機(jī)械噪聲控制可以通過(guò)加設(shè)降溫裝置、提高滾動(dòng)軸承等部件制造裝配精度等措施實(shí)現(xiàn)。感應(yīng)電機(jī)的空氣動(dòng)力噪聲控制可以通過(guò)將扇葉改為多孔材料、優(yōu)化轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)等方式實(shí)現(xiàn)。

電磁噪聲在感應(yīng)電機(jī)整體噪聲中占比最大，對(duì)其控制主要在于對(duì)電機(jī)氣隙磁場(chǎng)的諧波進(jìn)行優(yōu)化。若在感應(yīng)電機(jī)各個(gè)齒輪頂端（轉(zhuǎn)子或定子上）的中間位置構(gòu)造適當(dāng)輔助槽，可使磁導(dǎo)齒諧波磁密（定、轉(zhuǎn)子）空間階次翻倍，從而降低電磁噪聲。柴大鵬[20]等人選用合適的轉(zhuǎn)、定子槽配合，提高了氣隙磁場(chǎng)基波磁場(chǎng)產(chǎn)生的倍頻力波和定轉(zhuǎn)子諧波磁場(chǎng)產(chǎn)生的徑向力波階數(shù)，氣隙加大有效減小諧波磁場(chǎng)的振幅，選擇適當(dāng)定子繞組節(jié)距可有效抑制相帶諧波，選用合適的轉(zhuǎn)子斜槽，可有效緩解電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，這些方法的配合使用可有效抑制電磁噪聲。

從電流諧波控制策略角度來(lái)看，目前普遍使用的是隨機(jī)調(diào)制控制，分為隨機(jī)脈沖位置調(diào)制技術(shù)和隨機(jī)脈寬調(diào)制技術(shù)。隨機(jī)脈沖位置調(diào)制技術(shù)在較高調(diào)制比下，效果并不理想；隨機(jī)脈寬調(diào)制策略常充當(dāng)最佳調(diào)制的解決方案，應(yīng)用最為廣泛，能夠改善開(kāi)關(guān)倍頻諧波頻譜附近的能量分布，分散諧波能量，拓寬帶寬，減小高頻電磁噪聲。除脈寬調(diào)制策略外，正弦脈寬調(diào)制的應(yīng)用使逆變器諧波集中在開(kāi)關(guān)頻率及其整數(shù)倍附近。與之相比，空間矢量脈寬調(diào)制能提供更小的電流、電壓和扭矩諧波，使電壓諧波集中在開(kāi)關(guān)頻率的整數(shù)倍附近。BOUYAHI H[21]等人仿真分析了上述3 種脈寬調(diào)制技術(shù)的作用機(jī)理及其對(duì)感應(yīng)電機(jī)電磁噪聲的影響。純電動(dòng)汽車用感應(yīng)電機(jī)的固有頻率普遍較低，只采用隨機(jī)調(diào)制技術(shù)無(wú)法避免其低頻共振。劉和平等人[22]提出了將隨機(jī)脈寬調(diào)制與電流諧波頻譜整形相結(jié)合的矢量控制策略，不僅使電流頻譜特性趨向于均勻，還緩解了電機(jī)低頻共振，有效減少了電磁噪聲。該策略無(wú)需修改硬件，具有較好的實(shí)用性。

4 結(jié)語(yǔ)

本文綜述了電動(dòng)汽車減/變速器、永磁同步電機(jī)以及感應(yīng)電機(jī)噪聲的產(chǎn)生機(jī)理及控制方法。隨著磁流變彈性體以及壓電元件等智能材料的快速發(fā)展，新型降噪智能材料將有望應(yīng)用于純電動(dòng)汽車的噪聲控制。電機(jī)電磁噪聲控制中，電機(jī)結(jié)構(gòu)將隨著研究的深入而更加巧妙且具有更優(yōu)的噪聲特性，電流諧波控制策略和算法也將隨著數(shù)字處理器技術(shù)的發(fā)展而更具實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性。