近年来传统化石能源的告急使得人们把更多的目光开始转向新能源的开发,储能技术也因此成为世界性的研究课题。飞轮电池因其效率高、能量密度大、充放电时间短以及环境友好性强等诸多优越性能,逐步受到国内外学者的重视。单绕组磁悬浮开关磁阻电机(Single-Winding Bearingless Switched Reluctance Motors,SWBSRM)以结构简单、控制灵活度高等优点,在飞轮电池领域具有广阔的应用价值。然而,作为飞轮电池的核心部件,SWBSRM本身的性能直接影响着飞轮电池的效率,飞轮电池高速运转的工作环境也对电机的振噪水平有了更高的要求,因此,飞轮电池用SWBSRM的振动与噪声的研究对于维持飞轮系统的稳定性以及延长其使用寿命具有非常重要的意义。本文以12/8极SWBSRM为研究对象,对其结构特性以及运行机理研究分析的基础上,建立数学模型,并对其振动与噪声特性进行了深入研究。主要研究工作如下:(1)推导了电机的数学模型,根据SWBSRM的结构特征建立了基本尺寸参数的设计公式,并根据计算公式确定电机的初始结构参数,为后续分析电机的振动与噪声奠定基础。(2)根据给出的设计参数搭建2-D电机模型,对SWBSRM的悬浮以及转矩性能进行分析,以保证电机初始结构参数满足设计要求。从气隙磁场入手分析电机的径向电磁力,借助场计算器得出气隙磁密的径向与切向分量,然后基于Maxwell应力方程,对电机径向电磁力的分布进行计算,并对其进行傅里叶分解,探究径向电磁力波的幅值、阶次及频率分布规律。最后利用有限元软件计算对比电机不同结构部件对电机模态的影响。(3)搭建用于SWBSRM振动与噪声分析的仿真预测3-D模型,运用磁固弱耦合法将径向电磁力耦合到电机定子齿极的内表面,计算电机在电磁力激励下的振动响应特性,接着将振动速度作为声学分析的激励源加载到噪声分析模型的内孔面上,计算得到电机声压云图以及不同频率下声压级值分布曲线图。由分析结果可知:电机振噪大小与径向电磁力波的频率分量对应,当谐波频率与电机固有频率相近或一致时,电机会出现共振现象。(4)研究分析电机结构参数不同数值下径向电磁力以及模态频率的变化规律,选择其中关键结构参数作为优化变量,运用遗传粒子群优化算法(GAPSO)对电机参数进行优化设计,确定最终尺寸参数,通过对比优化前后SWBSRM的电磁性能以及振噪水平可知,优化后转矩及悬浮性能有所提高,电机振动加速度与噪声水平均有所减小,验证了GAPSO优化算法的有效性。