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。
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)。
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。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)。
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。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。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。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;
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
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;
5、采用精锻爪极,提高铁芯的质密度,使磁场更均匀;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)。
1、机械噪声在高速阶段(8000rpm以下)的贡献更突出;2、单独分析机械噪声比较困难,一般和风噪一起来分析;3、在高速以上(8000rpm以上),风噪则是发电机噪声的主要贡献;4、主要分析由风扇产生的噪声,阶次与风扇叶片数成倍数关系,如图中的10阶、14阶、20阶、28阶。
2、轴承外圈与轴承室的配合、内圈与轴的配合,一般不宜太紧。4、选择换向性能与摩擦性能良好的碳刷,选可靠的弹簧。
2、采用非对称风扇,不等高扇叶,以破坏其“共鸣”条件;3、风道中尽量减少障碍物,风道的截面变化不要突然;
如果有兴趣进一步了解发电机啸叫噪声治理,推荐阅读王维等发表的论文《某乘用车发电机性能开发与NVH 控制》一文。