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定子永磁型无刷电机因其强容错、宽调速、高可靠性等优点成为电动汽车驱动电机的潜在候选类型。而作为车用驱动电机,振动与噪声是重要性能指标。传统异步电机、永磁同步电机的振动噪声特性已经得到广泛深入的研究,而针对定子永磁型无刷电机的振动与噪声研究相对较少。本文以定子永磁型无刷电机为研究对象,主要包括磁通切换永磁电机、磁通反向永磁电机这两大类,从电磁力谐波分析、电机机械结构建模、振动噪声计算与实验测试等方面展开研究,完成的主要工作如下:(1)根据2010款丰田Prius混合动力汽车用内置式永磁同步电机(Interior Permanent Magnet Synchronous Machine,IPMSM)的尺寸和性能要求,设计了不同齿槽配合的两台磁通切换永磁(Flux-Switching Permanent Magnet,FSPM)电机和两台磁通反向永磁(Flux Reversal Permanent Magnet,FRPM)电机。对上述五台电机的电磁力进行仿真计算和二维傅里叶分解,总结出气隙磁场空间重复周期数对电机电磁力波最小阶数的影响规律,归纳出FSPM电机、FRPM电机电磁力谐波的空间阶数和时间次数应满足的公式。(2)对一台三相定子6槽、转子8齿FRPM实验样机完成模态仿真,分别对忽略绕组、仅忽略绕组端部和考虑完整绕组模型的模态仿真结果进行比较分析,并通过激振器法对样机的模态固有频率进行实验验证。基于完整绕组模型,对Prius2010 IPMSM等相同尺寸的五台电机进行模态仿真,对比各电机的模态振型和固有频率,得出如下结论:电机周向模态固有频率主要受电机轭部和外壳径向厚度影响;周向和轴向混合模态固有频率则同时受径向和轴向尺寸影响。(3)对一台三相定子6槽、转子8齿FRPM实验样机进行空载噪声实验,完成振动、噪声仿真,噪声实验结果与仿真结果的对应谐振频率偏差10%。以同样方法对Prius2010 IPMSM等相同尺寸的五台电机进行振动和噪声的有限元仿真。分析结果得出结论:电磁力通常会激起频率接近、阶数相同的模态谐振,但也可能激起固有频率相差较大、阶数为电磁力倍数的模态,或固有频率接近、阶数无关的模态。(4)对一台定子18槽、转子15齿FSPM电机在高频谐波电流注入后的电磁力、振动噪声进行仿真分析,发现电流谐波作用下,FSPM电机电磁力谐波的时间次数与空间阶数仍符合本文所提公式,电机的振动和噪声特性所受谐波电流影响较小。(5)针对定子永磁型无刷电机,分别提出通过增大气隙磁场空间重复周期数和提高电机低阶模态固有频率的减振降噪设计方法。具体实现方式:提高电机定子槽数与转子齿数的最大公约数以增大气隙磁场空间重复周期数,进而增大电磁力的最低空间阶数,避免引起低阶模态谐振;通过增加电机轭部厚度、机壳厚度或设置加强筋等机械结构,提高电机低阶模态固有频率,进而远离主要电磁力分量频率。通过对一台定子18槽、转子15齿FSPM电机仿真,验证了增加机壳厚度对减振降噪的作用。