车用永磁同步电机电磁性能和由径向电磁力引起的振动噪声的计算涉及多个复杂的物理场,各物理场之间相互联系、相互影响,共同决定永磁同步电机的性能。针对该问题,以一台额定功率为60kW的永磁同步电机作为研究对象,基于多物理场耦合平台,分析了样机的电磁性能,预测了样机在某工作点的电磁振动和噪声,并通过样机的台架实验验证了仿真结果。首先,在对永磁同步电机的电磁场进行假设的基础上,理论地说明了永磁同步电机多物理场的耦合计算方法。从定、转子的磁动势出发分析了径向力波的空间阶数和频率特征;介绍了结构模态的求解原理,分析了电机的模态类型;将径向力波作为激励,结合电机的模态计算了电磁振动和噪声。接着,建立了样机的二维电磁有限元模型,分别计算了静态和瞬态电磁场,研究了空载工况下槽口宽度对径向电磁力的影响,并在峰值负载工况下分析了额定转速时的径向电磁力特性。将电磁场的仿真结果与实验结果进行了对比,分析表明样机的电磁性能可满足设计要求;以槽口宽度为变量,研究了空载工况下的径向电磁力特性,结果表明槽口宽度对径向电磁力的时空分布均有影响;在峰值负载工况下,以理想的三相正弦波电流作为输入,计算了额定转速时的径向电磁力,并分析了其空间阶数和频率特征。然后,建立了样机的三维几何模型,基于正交试验法研究了电机结构对定子铁芯和总成8阶径向模态固有频率的影响,并求解了定子总成的约束模态。对定子铁芯8阶径向模态固有频率的方差分析表明定子轭厚为高度显著,而轴向长度和斜槽角度则不具有显著性;对定子总成8阶径向模态固有频率的方差分析表明前端盖上的加强筋、机壳中的水道和后端盖上的接线盒均不具有显著性;求解了定子总成在约束条件下的模态,提取出了对电磁振动和噪声影响较大的径向模态。最后,基于多物理场耦合平台计算了定子总成的电磁振动和噪声,并与实验测得的噪声频谱图进行了对比分析。将二维径向电磁力沿轴向扩展成三维分布加载到定子齿面上,利用模态叠加法计算了定子总成在径向电磁力激励下的振动响应,结果表明加速度在6400Hz时存在峰值;利用声学边界元法计算了电磁噪声的声压级分布,结果表明低频区的噪声幅值明显大于高频区域,且噪声在6400Hz时出现峰值;噪声频谱图表明样机在频率为6100Hz-6300Hz处存在共振带,与模态仿真结果接近,另外实验噪声为69dB(A),仿真噪声为65.4dB(A),误差为5.2%。