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发电机导致的NVH问题控制
2019-08-07 19:30:59· 来源：汽车NVH云讲堂 作者：吕兆平
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
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 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）。
图7 机械噪声影响因素
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。
图8 机械噪声与风噪
降低机械噪声的方法：
1、一般应采用密封轴承,防止杂物进入。
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。
3、严格控制转子和风扇的不平衡量（见图9）。
4、选择换向性能与摩擦性能良好的碳刷，选可靠的弹簧。
5、保证合适的碳刷压力。
6、控制换向器的圆度，确保换向器包面无毛刺。
图9 降低机械噪声的方法
六、空气动力噪声的影响因素
空气动力噪声的影响因素有以下三个方面：
1、发电机的转速
2、风扇与转子的形状、粗糙度、不平衡量；
3、气流的风道截面的变化和风道形状
图10 空气动力噪声影响因素
七、降低风噪的方法
1、适当减小风扇直径，但会影响冷却效果；
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；
4、发电机出风口采用斜筋，与风向一致，减小风阻；
5、转子的表面应尽量光滑
图11 降低风噪的方法
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。
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