新能源汽车电驱啸叫问题工程解决全流程·电机篇

导读：整车加速时出现一条高频啸叫，阶次图上也能看到清楚轨迹，问题仍然没有完成定位。电机、减速器和整车传播路径都可能参与其中。工程处理要先把声音做到可重复的工况，再用电流、振动、模态和干预试验逐步确认根因，最后用完整工况与制造散差验证方案。

整车评价人员反馈某段加速工况有一条尖锐声音。数据拉出来以后，阶次图上确实能看到一条随转速上升的轨迹。

到这里，工程问题才刚开始。

同一条升频轨迹可能来自电机电磁力，也可能对应减速器齿轮啮合。声音只在一段转速内突出，还可能与定子、端盖、电驱壳体或整车连接结构的模态有关。声源没有确认，后面的软件调整、结构改件和声学包处理都可能偏离方向。

上一篇已经分析了电流、气隙磁场、电磁力和结构响应之间的关系。本篇沿着工程处理过程展开，重点讨论问题复现、根因证据、方案验证，以及设计和生产基线怎样固定下来。

我把近年公开的整车测试、电机台架、控制干预、结构改进和制造散差案例逐一对过，确保写出来的内容符合通用处理路径，而不是某一家企业的对应方案。

01 先把“有啸叫”改写成可测量的问题

“有啸叫”无法直接交给设计团队。

第一步要把主观抱怨改写成其他测试人员能够重复的工况。转速、扭矩、温度和控制状态只要缺少一项，同一台样件就可能得到不同结果。

一张可用的问题定义卡，至少需要固定下面这些内容。

参考轴必须写清楚。同一个物理频率换成电机轴、减速器轴或车轮转频后，阶次数字会随之改变。报告只写“48阶偏高”，却没有说明参考轴和电机结构，其他人很难复现这个判断。

评价指标也不能只看总声压级。电驱啸叫通常集中在窄频带内。总体声压不高的纯音，在安静座舱里仍可能非常突出。

2019年的一项电机与变速器NVH目标研究，把零部件半消声台架结果向整车评价传递，并把背景噪声的掩蔽作用纳入目标开发。研究把重点放在音调成分怎样被车内听见，两个总声压数值的简单比较并不足够。

一篇2026年SAE论文摘要披露了一个插电混动车型案例。研究在验证样车阶段使用音调噪声比识别被背景声部分掩蔽的电驱阶次，整改后的整车关键阶次下降5至10 dB(A)。这组数字来自该论文中的单一车型，只能说明音调指标可以帮助跟踪早期风险，不能直接作为其他项目的通过线。

公开标准也没有给出适用于所有车型的车内电驱啸叫限值。项目仍需根据车型定位、座舱背景声、主观评价和零部件能力建立自己的目标线，并固定计算方法。

02 把问题从整车稳定转移到台架

问题定义完成后，工程团队要确认目标声音能否稳定复现。

通常会沿三个层级向下转移。

层级越往下，背景越容易控制，测试边界也会离整车更远。三个层级不必得到完全相同的声压曲线，目标阶次、突出转速、负载趋势和高响应区域应当能够对应。

整车阶段通常需要同步记录车内麦克风、电驱近场声音、电机与减速器壳体振动、悬置两侧振动、电机转速、扭矩、三相电流、母线电压和控制状态。所有通道要使用统一时间基准，否则电流、振动和声音之间的相位与工况关系很难比较。

加速测试适合观察阶次扫过结构模态的过程。稳态定转速测试可以提高频率分辨率，也便于比较不同扭矩和控制标定。零扭矩滑行或退出驱动转矩的试验，可以削弱部分负载相关激励，为声源区分增加一组辅助证据。电机仍可能存在齿槽转矩和无载电磁力，因此这类试验不能单独完成定性。

2024年，同济大学与上汽的一项研究在半消声室转鼓平台测试一辆搭载三合一电驱的电动车。研究同时采集车内与电驱近场的声音和振动，在1000至9600转每分钟范围内识别出一级齿轮21阶、42阶以及电机48阶，低转速区域还出现了逆变器开关频率成分。这个案例说明，同一张整车阶次图中可能同时存在电机、齿轮和开关频率线索。

进入电驱总成台架后，逆变器、电机和减速器应尽量保持整车对应版本。母线电压、冷却状态、油温、转矩方向和加速斜率也要复现。只保持相同转速，忽略调制区域与负载状态，电流谐波可能已经改变。

电机单体台架更适合在前两个层级已经把候选源缩小到电机以后使用。夹具与负载端的边界需要先做模态检查。台架支撑模态靠近目标频率时，夹具可能放大原有响应，也可能把它压低。

本田公开过一个车内4至5 kHz高频噪声案例。研究先比较车内声音与电驱外表面空气声，再分析电驱内部传递路径，最后把声源追到电机0阶呼吸模态。对应模型把该模态定位在约4.2 kHz，并通过试验模态校正结构模型。

如果整车与台架始终无法建立阶次、工况和响应位置的对应关系，测试边界或最初的声源判断仍需检查。此时直接投入正式改件，试错成本通常会迅速增加。

03 用四组证据把根因写清楚

台架能够复现目标声音后，可以建立候选激励表。表中通常会包含电机机械转频、电频率相关阶次、极槽力波、转矩脉动、电流谐波、PWM载波与边带，以及减速器啮合阶次。

根因确认需要四组证据互相支持。

车内或近场噪声给出最终听感，壳体加速度说明结构在哪里响应，电流和控制量帮助追查供电谐波，模态试验或经过试验修正的模型用于判断结构放大条件。只看其中一组数据，通常只能缩小范围。

电流频谱出现相关谐波，并且目标噪声随该谐波同步变化，电控侧的嫌疑会增加。电流中没有完全相同的阶次，也不能排除电磁激励。极槽配合、磁饱和、磁钢形状和偏心都可能形成新的电磁力波。

单变量干预可以把相关性继续推向因果。控制侧可以在允许范围内改变载波频率、调制方式或特定谐波电流。结构侧可以临时增加局部刚度、质量或阻尼，观察共振峰和目标阶次怎样变化。改变母线电压或扭矩，也能帮助确认问题是否与特定控制区域相关。

通用汽车在2025年公开了一项过调制与六步运行研究。对象是一台三相8极永磁电机。试验和计算都显示，24阶绕组阶次及其48阶谐波对调制指数敏感，完整六步运行使电机啸叫增加超过20 dB。该结果对应论文中的电机和运行区域，不能直接外推到其他平台，但它证明控制状态能够显著改变电磁噪声。

制造和装配因素也可能让同一设计的不同样件出现明显差异。通用汽车另一项三维电磁与NVH研究显示，系统变形、零件公差和制造波动造成的气隙偏心，能够把关键电机啸叫阶次放大最多约10 dB。研究还使用公差统计和三维电磁力分析处理了一款量产混合动力车型的偏心噪声问题。

2026年，现代摩比斯与Romax公开了一套牵引电机高保真模型开发过程。研究针对一台8极48槽电机做了九个层级的模态试验与仿真校正，各级固有频率误差控制在5%以内。24阶振动对应的固有频率误差约为7%，振动幅值仍有明显偏差。模型加入装配公差造成的转子偏心后，计算幅值与试验的误差缩小到约1%。

这个案例给出的工程提醒很明显。结构模态已经吻合，激励模型仍可能漏掉制造和装配因素。根因报告应同时写明激励来源、响应部件、出现工况和干预结果，不能停在“疑似电磁噪声”这一层。

04 先用小改动确认方向，再冻结正式方案

根因形成以后，工程团队通常先做周期较短、能够恢复的A/B试验。

软件侧可调整谐波电流的幅值与相位，结构侧可增加临时加强件、配重或阻尼材料。电磁方向则通过改制样件和仿真比较磁极、槽口与斜极参数。临时措施用于验证方向，量产设计仍要重新评估强度、热、效率、成本和制造能力。

控制方案适合处理特定电流谐波和转矩脉动。通用汽车在Ultium电驱系统上使用谐波电流注入抵消主要转矩脉动。论文中的8极集中绕组电机注入5次和7次电流谐波，用于控制对应的24阶机械激励。试验显示，目标电机啸叫在较宽扭矩范围内下降超过10 dB，效率影响较小。

结构方案主要处理高响应模态、支撑刚度不足和局部声辐射。一项电动车电机后端盖研究在轴承腔周围增加环形与径向加强筋。优化件与基础件质量接近，前两阶模态频率分别提高11%和12.5%，轴承腔部分方向的静刚度提高约40%。两套样件的整车测试显示，电机3阶、4阶和5阶噪声下降约5至10 dB。

另一项纯电动车案例处理了600 Hz以下的电机8阶啸叫。研究把问题与偏心引起的8阶电磁力、轴承支撑和逆变器壳体辐射联系起来。团队提高逆变器壳体刚度并增加阻尼材料后，电机总体噪声下降5 dB(A)，整车主观评价达到项目要求。

这些案例覆盖了控制、结构和局部辐射三种路径，也说明方案必须跟着根因走。载波调整可能改变开关损耗与电磁兼容，谐波电流可能带来附加损耗，结构加强会影响质量、热传递和模态分布。声学包能够处理部分空气声，对低频结构声和强共振的作用有限。

方向确认后，项目需要冻结一套能够追溯的设计基线。

数据处理设置不能省略。同一组原始信号换用不同的参考轴、阶次分辨率或升速速率，峰值结果可能发生变化。没有固定处理方法，后续样件比较就失去基础。

05 用完整工况和制造散差完成关闭

一台改制样件在一个工况下降低目标阶次，只能证明方案具有改善能力。正式关闭要覆盖完整工况和制造波动。

验证矩阵至少应处理下面几类变化。

目标阶次下降以后，还要检查附近谐波、PWM边带和新出现的突出纯音。NVH改善也不能牺牲转矩、功率、效率、温升、电磁兼容、机械强度和耐久。

制造散差对电机结构响应的影响已经有越来越多公开研究。福特在2026年公开了一项点胶叠片定子铁芯研究。论文使用量产铁芯的试验相关材料数据，分析胶粘覆盖率和叠压系数对等效弹性、剪切性能以及电机NVH预测的影响。结论指向同一件事，结构模型需要把制造状态纳入参数，不能只使用理想材料属性。

定子与机壳的连接方式也会改变扭转刚度和辐射噪声。过盈配合能够提高刚度，却会增加制造成本和定子应力。通用汽车公开的预压式NVH环方案，还专门分析了温度变化对保持力的影响。因此方案验证还要检查热态保持力，避免把冷态台架结果直接外推到热态。

标准可以帮助统一部分测试和数据处理方法，不过需要注意适用范围。IEC 60034-9:2021针对规定范围内的电网供电旋转电机，额定转速不高于3750转每分钟。IEC 60034-14:2018规定部分电机在脱开负载等条件下的出厂振动测试，适用运行转速最高为15000转每分钟。它们没有覆盖车用牵引电机的全部高转速、逆变器供电、带载和整车传播条件。

ISO 13373-2:2016提供旋转机械振动数据的处理、分析和表达方法，也没有给出某款车型电机啸叫的通过限值。这些标准可以用于规范测量与分析，项目目标仍要由零部件台架、整车背景声和主观评价共同确定。

问题关闭报告最终应回答五件事。目标声音在哪些工况出现，根因由哪些证据支持，正式方案修改了什么，多台样件与边界工况是否通过，生产过程准备控制哪些散差。

这些内容能够在相同条件下重新验证，电机啸叫问题才算进入设计和生产基线。

主要资料来源

信息来源：SAE Technical Paper《Target Development for Transmission and Electric Motor NVH》

SAE Technical Paper《Application of Tone-to-Noise Ratio for Early Diagnosis and Control of Electric Drive Whine》

SAE Technical Paper《Experimental Analysis on Noise and Vibration of Electric Drive System Focusing on Order Contribution Ratio》

SAE Technical Paper《Vibrational Analysis Method on High-frequency Electric-drive Motor Noise》

SAE Technical Paper《NVH Analysis and Optimization of Electric Drive System in Over Modulation and Six-Step Regions》

SAE Technical Paper《Three Dimensional Electromagnetic and NVH Analyses of Electric Motor Eccentricity to Enhance NVH Robustness for Hybrid and Electric Vehicles》

SAE Technical Paper《High-Fidelity NVH Analysis Model Development Process for EV Traction Motors Based on Experimental Correlation》

SAE Technical Paper《Torque Ripple Cancellation to Reduce Electric Motor Noise for Electric Vehicles》

SAE Technical Paper《Topology Optimization of Rear Cover in EV Motor and Noise Attenuation》

SAE Technical Paper《The Resolution of 8th Order Whining Noise for a Battery Electric Vehicle》

SAE Technical Paper《Impact of Manufacturing Variability on Motor Material Properties and Its NVH Behavior》

SAE Technical Paper《Electric Motor Noise Reduction with Stator Mounted NVH Insert Ring》

IEC 60034-9:2021、IEC 60034-14:2018、ISO 13373-2:2016

文中数值均来自对应论文的样机或车型，只用于说明工程方法和变化量级，不作为其他项目的直接目标值。

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