Page 137 - 《振动工程学报》2026年第3期

第 3 期 李洪玉，等： 某电动轮动力总成振动响应分析 737

立的电机模型的准确性。后文将结合实测动力总成 的电磁激励和减速器的机械激励。其中，电机的电
振动噪声特性对动力总成系统模型的准确性作进一 磁激励表现为径向电磁力和转矩脉动，机械激励分
步验证。 别为行星齿轮减速器的高速级和低速级传递误差。
电机模态试验现场如图 3 所示，其模态分析试 下面分别对两种激励进行计算与分析。
验与计算得到的频率对比如表 1 所示。
3. 1 径向电磁力和转矩脉动

应用 Maxwell 软件建立电机电磁场分析模型，
以此获取电机径向电磁力和转矩脉动。电机结构参
数如表 3 所示，图 4 为所建立的电机的二维电磁场有
限元模型。

表 3 电机结构参数
图 3 电机模态测试现场 Tab. 3 Motor structure parameters
Fig. 3 Motor modal testing site
参数 数值 参数 数值
表 1 电机模态频率对比 额定功率/kW 120 最大功率/kW 180
Tab. 1 Motor modal frequency comparison 额定扭矩/(N‧m) 1000 最大扭矩/(N‧m) 2200
定子外径/mm 440 定子内径/mm 342
模态频率/Hz
模态振型 误差/% 转子内径/mm 290 转子外径/mm 340
试验 仿真
永磁体厚度/mm 6 极对数 4
椭圆 596.28 617 3.5
轴向长度/mm 120 定子槽数 72
三角形 1073.95 1044 2.8
需要指出的是，模态测试过程中仅激励出了电
机的椭圆和三角形振型，所以表 1 仅列出了这两个

频率。对比可知，两种典型模态的频率误差均低于
5.0%，说明所建立的有限元模型是准确的。
分 别 约 束 动 力 总 成 壳 体 和 转 向 套 筒 各 螺 栓
孔 的 六 个 自 由 度 ，以 模 拟 电 动 轮 与 悬 架 的 连 接 ，
见 图 2（b）。依据该模型进行模态分析，可以发现该
动力总成在 3000 Hz 以内有 20 阶模态。为方便后文
图 4 电机二维电磁场有限元模型
讨论，表 2 列出了其中的 7 阶固有频率与对应模态
Fig. 4 Finite element model of the motor two-dimensional
特征。
electromagnetic field
表 2 电动轮动力总成模态特性 根据 Maxwell 应力张量法，基于所建立的模型，
Tab. 2 Modal characteristics of the electric wheel
powertrain 求得电机径向电磁力和转矩脉动。对二者分别进行
傅里叶变换，可得各自的阶次特性，如图 5 所示。显
阶次 频率/Hz 振型
然，径向电磁力中，第 8、16、24、32 和 40 等 2np 阶（p
1 阶 120.7 壳体俯仰模态
为极对数）谐波成分占主导；而转矩脉动中，第 24、
3 阶 278.1 后端盖局部模态
4 阶 425.0 壳体呼吸模态
7 阶 714.5 前端盖局部模态
10 阶 930.9 行星架局部模态
16 阶 1735.2 电机壳体扭转模态
18 阶 2368.6 行星架局部模态

3 动力总成激励分析 图 5 电机电磁激励的谐波成分

Fig. 5 Harmonic components of electromagnetic excitations
电动轮动力总成自身产生的激励主要包括电机 of the motor