In electric drivetrains, the traction machines are often coupled to a gear transmission. For the noise and vibration analysis of such systems, linearised system models in the frequency domain are commonly used. In this paper, a system approach in the time domain is introduced, which gives the advantage of analysing the transient behaviour of an electric drivetrain. The focus in this paper is on the dynamic gear model. Finally, the modelling approach is applied to an exemplary drivetrain, and the results are discussed.

Zusammenfassung: Experimentelle Modalanalysen von Komponenten und Baugruppen elektrischer Maschinen, die eine Modellkorrelation erlauben, sind sehr zeitaufwändig. Eine gezielte Planung ist deshalb essenziell. Die Platzierung von Mess- und Anregungspunkten kann einen signifikanten Einfluss auf die Güte der Messergebnisse und der extrahierten Parameter haben. In dieser Arbeit werden Verfahren zur modellbasierten Messpunktidentifikation analysiert und weiterentwickelt. Mit dem weiterentwickelten Verfahren ist es erstmals möglich für gesamte Baugruppen von elektrischen Maschinen potenzielle Messpunkte automatisiert zu identifizieren. Es werden Ergebnisse mit ersten Messungen abgeglichen und analysiert.

In electrified vehicles, the masking noise behavior of internal combustion engines is absent, making the tonal excitation of the electric machine particularly noticeable in vehicle acoustics, which is perceived as disturbing by consumers. Due to manufacturing tolerances, the tonal NVH characteristics of the electric machine are significantly influenced at wide frequency ranges. This paper presents a systematic exploration of the influence of static eccentricity as one manufacturing tolerance on the NVH behavior of Permanent Magnet Synchronous Machines (PMSMs). The study utilizes a novel test bench setup enabling isolated variations in static eccentricity of up to 0.2 mm in one PMSM. Comparative analysis of acceleration signals reveals significant variations in the dominance of excitation orders with different eccentricity states, impacting critical operating points and dominant frequency rages of the electric machine. Despite experimentation, no linear correlation is observed between increased eccentricity and changes in acceleration behavior. Manufacturing eccentricity and deviations in rotor magnetization are discussed as potential contributors to the observed effects. The findings emphasize static eccentricity as a critical parameter in NVH optimization, particularly in electrified powertrains. However, the results indicate that further investigations are needed to explore the influence of eccentricities and magnetization deviations on NVH behavior comprehensively.

Zusammenfassung: Für die Modellierung des akustischen Verhaltens von elektrischen Antrieben werden präzise mechanische Werkstoffmodelle insbesondere für das Rotor- und Statorblechpaket benötigt. Die Modellierung der Werkstoffdämpfung spielt dabei eine entscheidene Rolle. Häufig werden zur Abbildung der Dämpfung Ergebnisse von experimentellen Modalanalysen, die an einem Prototyp durchgeführt werden, genutzt. Diese Ergebnisse erlauben nach aktuellem Stand der Technik keine Übertragbarkeit und Vorhersage für elektrische Maschinen. Des Weiteren zeigen die Messungen, dass neben den Steifigkeitseigenschaften eines Blechpakets auch die Dämpfungseigenschaften aufgrund des Aufbaus richtungsabhängig sind. In dieser Arbeit wird deshalb ein werkstoffspezifisches Dämpfungsmodell auf Basis einer analytischen Homogenisierung hergeleitet. Wie anhand von Messungen für ein exemplarisches Statorblechpaket gezeigt wird, kann mit diesem Modell die Richtungsabhängigkeit der Werkstoffdämpfung abgebildet werden. Das Modell ermöglicht zudem eine Übertragbarkeit und die Vorhersage für andere Maschinen.

Zusammenfassung: Die elektrische Maschine repräsentiert physikalisch einen Energiewandler. Dabei wird zwischen nicht rotierenden elektrischen Maschinen und rotierenden elektrischen Maschinen mit bewegenden Hauptelementen unterschieden. Allen elektrischen Maschinen ist gemeinsam, dass sie in ihrem Aufbau über einen magnetischen Kreis verfügen, der für die Funktionsweise wesentlich ist.

Zusammenfassung: Die Modellierung des strukturdynamischen Verhaltens von elektrischen Maschinen ist herausfordernd. Insbesondere die präzise Modellierung der Dämpfung ist nach dem Stand der Technik nicht möglich. Es werden deshalb häufig experimentelle Modalanalysen zur Dämpfungsschätzung genutzt. In dieser Arbeit werden erstmalig vollflächige 3D-Laser-Doppler-Vibrometer-Messungen an einer elektrischen Maschine durchgeführt. Diese erlauben im Vergleich zu herkömmlichen Beschleunigungssensoren eine Modellkorrelation auch im höheren Frequenzbereich. Bei der Modellbildung spielt die Abbildung von Fügestellen eine entscheidende Rolle. Deshalb werden zwei Modellierungsansätze mit den Messergebnissen verglichen. Weiter wird auf Herausforderungen bei der Extraktion von modalen Parametern bei der Vermessung mit Laser-Doppler-Vibrometern eingegangen, und es werden erste Lösungsmöglichkeiten vorgeschlagen.