电磁噪声 — CAE术语解说

电动机的电磁噪声主要由"高次谐波磁场力"引起的振动和噪音。定子的槽数和转速产生的空间谐波分量作为径向电磁力(Maxwell应力)作用在铁芯上，使定子产生环形变形振动并推动空气发出声音。在电动汽车中容易产生问题的"电动机鸣声"主要集中在600～2000Hz频带，在没有发动机噪音的电动车车室内特别刺耳。另外，变换器(逆变器)的开关引起的PWM高次谐波也会在电动机铁芯中引起高频磁歪振动。

需要将电磁-结构-声学三个方面进行耦合分析。①用磁场FEM(Maxwell)计算定子齿根和轭部表面承受的径向和切向电磁力，逐个频率计算。②将这些电磁力作为外力输入到结构FEM(Mechanical)，用频率响应解析求定子铁芯的振动响应(速度、加速度)。③用声学FEM(或BEM)将振动的定子表面作为声源，计算周围的声压分布。Ansys Maxwell-Mechanical-Acoustics工作流程或LMS等专门的NVH工具被广泛使用。

通过优化设计参数可以实现很大的改进。缩小槽口宽度(减少槽高次谐波)、增加辅助槽、定子斜极(斜向处理)、转子磁铁不对称配置等都是代表性的对策，已有实现10～20dB电磁噪声降低的案例。不过这些对策可能会与效率和制造成本产生权衡关系，基于FEM耦合解析实施多目标优化(效率+噪声+成本)是最先进的设计方法。