Antriebseinheit eines Elektrofahrzeugs

Zum Verständnis des Körperschallverhaltens der Antriebseinheit eines Elektrofahrzeugs wurde das im oberen Bild dargestellte FE-Modell des Getriebemotors erstellt. Dieses Modell beinhaltet neben dem dreiteiligen Gehäuse auch den eingepressten Stator, den Rotor, das integrierte Stirnradgetriebe und das Differential.

Die unbekannten Material- und Koppelparameter im Rotor, im Stator, zwischen Stator und Gehäuse sowie zwischen den Gehäusekomponenten wurden über den schrittweisen Abgleich des Modells mit den Ergebnissen von experimentellen Modalanalysen ermittelt. Dabei wurden zunächst Einzelkomponenten sowie Unterbaugruppen und schließlich auch der Gesamtantrieb untersucht, um sukzessive ein korreliertes FE-Modell hierfür zu erhalten. Als besonders sensibel erwies sich die Kopplung zwischen Stator und Gehäuse.

Das mittlere Bild zeigt beispielhaft den Vergleich einer Übertragungsfunktion aus Messung und Simulation.

Das so validierte Antriebsmodell wurde anschließend für Sensitivitätsanalysen bezüglich verschiedener Anregungsmechanismen genutzt. Neben Unwuchtkräften wurden auch verschiedene elektromagnetische Kraftfelder sowie Parameterschwankungen in den Verzahnungen betrachtet.

Das untere Bild zeigt exemplarisch die spektrale Sensitivität der Oberflächenschnellen des Gehäuses bei Anregung für ein ausgewähltes alternierendes elektromagnetisches Kraftfeld. Die verschiedenen Kurven zeigen jeweils die mittlere Schallschnelle für die verschiedenen Gehäusekomponenten sowie für das Gesamtgehäuse. Bei ca. 800 [Hz] tritt für die gewählte Anregungsart ein ausgeprägtes Körperschallmaximum auf.

Aus den Ergebnissen werden Optimierungsmaßnahmen abgeleitet, die zur Minimierung des Körperschalls und zur Reduktion der Luftschallemission des Elektromotors führen.