永磁同步电机具有效率高、功率密度高、可控性好等突出优点,正在逐渐取代异步电机成为能源、交通、国防装备等的优选驱动技术。电力船舶、水下舰艇、高速铁路、新能源汽车等对隐身、舒适性、可靠性和环境友好性的要求日益苛刻,对电机振动噪声提出了更高的要求。传统的电机设计理论与方法对振动噪声关注不够,而且实验数据缺乏,工程中强依赖设计师经验。本文分析了导致电机振动的振动源、电机振动模态和结构与电磁参数对电机振动特性的影响,提出了抑制电机振动噪声的措施,设计了一台工程化低振动低噪声永磁电机样机,通过实验验证了方法的有效性。本文主要工作如下:1、建立了表贴式和内置式永磁同步电机定子铁芯电磁力分布模型。分析了电机空载条件下的气隙径向和切向磁场以及电枢反应对磁场的影响;应用麦克斯韦应力张量法建立了表贴式永磁电机气隙径向电磁力波和切向电磁力波的数学模型;应用二维傅里叶分解对不同结构电机的电磁力谐波阶次和频率特点进行了分析对比,并通过有限元分析对上述解析模型进行了验证。2、求解了永磁同步电机的固有频率和模态振型。在分析电机定子振动模态的基础上应用有限元分析求解了定子铁芯、轴承座、机壳和整机的模态振型和固有频率;通过电磁-结构联合仿真得到了空载和负载情况下电磁力波引起的定子表面振动谐响应;并研究了谐波电流对电机振动的影响。3、建立了电机定转子主要结构参数对径向电磁力影响的多维模型。以表贴式整数槽电机和内置式分数槽永磁同步电机为例,分别分析了定子斜槽、极弧系数、永磁体偏心距,定转子开辅助槽的数量、形状、槽深、槽宽等参数对电机电磁力谐波的影响;通过参数化扫描、有限元仿真、模型实验的综合对比验证了模型的有效性。在此基础上根据用户要求设计了一台工程化的表贴式低噪声低振动永磁同步电机样机,实验结果表明,电机的振动模态和频率分布等关键参数与分析仿真的结果基本符合。