永磁同步电机具有结构简单、效率高、功率密度高和可靠性高等优点,广泛应用于国民经济的各个领域。伴随着永磁同步电机使用量的剧增,对其质量的要求也越来越高。本文研究样机为某型号潜艇用永磁同步电机,用于潜艇内置式拖拽天线装置中,实现天线的释放与回收功能。由于内置式拖拽天线系统需要刚性安装在潜艇机壳上,电机底脚的振动将沿着潜艇壳体传播到海水中,从而破坏潜艇的隐蔽性。因此,分析研究永磁同步电机电磁振动及噪声,提高振动及噪声性能,对提高潜艇的隐蔽性是十分必要且必须的。本文重点围绕永磁同步电机电磁力的产生过程和电机结构固有模态频率两个方面,研究永磁同步电机的振动及噪声的产生机理及影响因素,并对其结构的振动特性进行评估。主要研究内容如下:(1)径向理论分析永磁同步电机振动及噪声的激励源。理论分析永磁体同步电机电磁场,推导气隙磁密解析式及电磁力表达式。分析气隙磁密和电磁力的谐波成分,求取电机主要谐波次数及谐波频率。研究振动及噪声之间的关系,并推导其关系式,对噪声声级A计权表达。(2)电磁仿真分析电机结构参数对电磁振动及噪声的影响。仿真求得电机气隙中径向气息磁密、切向气隙磁密、径向电磁力及切向电磁力的变化波形和频谱,分析电磁力对电机振动及噪声影响较大的谐波成分。分别建立不同充磁方式、不同极弧系数和不同槽口宽度的电机模型,求取电磁场及电磁力参数,分析以上电机参数对电磁振动及噪声的影响。(3)数值分析电机结构固有模态对电机振动及噪声的影响。解析计算和数值计算转子固有模态频率,分析转子能否产生共振,检验转子结构设计的合理性。分析定子铁芯不同模型及不同机壳厚度对定子系统模态的影响。在此基础上建立定子系统模型,分析定子系统模态振型。结合电磁分析结果,验证能否引起共振,分析定子系统结构设计的合理性。分析端盖对定子系统模态的影响,在此基础上改进端盖结构,以改善电机模态振型。分析整机模态振型,从而验证整机结构设计合理可靠。(4)对永磁同步电机电磁振动及噪声进行耦合仿真分析,通过实验验证模态分析和耦合仿真的可靠性。对电机转子进行锤击法模态实验,验证转子仿真分析的可靠性和结构设计的合理性。对整机进行振动实验,对比不同转速下的振动频谱图,得到了电机整机模态频率和最大振动量,验证了整机模态分析和耦合仿真的正确性。