【摘 要】
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振动和噪声是衡量旋转电机动态性能的重要指标。在工作过程中,电机的定子、转子受旋转磁拉力作用而产生振动并辐射出噪声。本文以旋转电机的环形定子为例,研究磁拉力的激振规律,从而揭示机磁参数对于动力稳定性的影响规律,并研究可抑制振动不稳定的永磁体拓扑结构,为旋转电机结构和参数优化奠定基础。论文主要内容如下:（1）针对感应电机定子的磁致振动问题,在磁场随动坐标系下,采用Hamilton原理建立环形定子的机-
【基金项目】
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国家自然科学基金项目《旋转对称机械动力调谐及分组构型研究》（编号:51675368）；
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振动和噪声是衡量旋转电机动态性能的重要指标。在工作过程中,电机的定子、转子受旋转磁拉力作用而产生振动并辐射出噪声。本文以旋转电机的环形定子为例,研究磁拉力的激振规律,从而揭示机磁参数对于动力稳定性的影响规律,并研究可抑制振动不稳定的永磁体拓扑结构,为旋转电机结构和参数优化奠定基础。论文主要内容如下:（1）针对感应电机定子的磁致振动问题,在磁场随动坐标系下,采用Hamilton原理建立环形定子的机-电-磁耦联动力学完整模型,并在此基础上采用无延展假设得到了自由度较低的精简模型。（2）采用Galerkin方法分别求解完整模型和精简模型,获得解析形式的特征值;通过对比分析特征值的实虚部和不稳定域,揭示了系统产生的发散不稳定、颤振不稳定以及固有频率分裂现象;探讨了有延展和无延展建模假设的适用范围;利用龙格-库塔法开展数值计算,验证了解析方法及其结论的正确性。（3）针对受旋转磁拉力作用的永磁电机环形定子振动问题,采用Hamilton原理在磁场随动坐标系下建立了环形定子的动力学模型;根据Galerkin方法求解特征值,并分别依据振动波数、永磁体个数、永磁体扇形角以及相邻永磁体的夹角的组合,得到了相应特征值的实虚部;根据特征值的取值规律预测了定子系统的不稳定域及其类型,揭示了前、后行波固有频率的变化规律;利用龙格-库塔法验证了解析方法及相关结论的正确性。（4）为了实现永磁电机的减振降噪,提出可消除环形定子振动不稳定的机磁参数组合条件,并给出了具体的永磁体拓扑结构;通过研究电机系统的特征值和不稳定变化规律,验证了新型拓扑结构的正确性和减振有效性;采用Floquét方法求解不稳定域,还利用变步长龙格-库塔法和傅里叶变换求解时域动态响应,验证了新型永磁体拓扑结构的减振有效性。本文工作为国家自然科学基金项目《旋转对称机械动力调谐及分组构型研究》（编号:51675368）研究内容的一部分。该研究为感应电机和永磁电机的参数设计和拓扑构型优化奠定了理论基础。
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