永磁同步电机振动与噪声产生的根源探

永磁同步电机的振动主要来自三个方面：空气动力噪声、机械振动和电磁振动。空气动力噪声是由于电机内气压急剧变化和气体与电机结构摩擦引起的。机械振动是由轴承周期性弹性形变、几何形态缺陷和转子轴不平衡引发的。电磁振动是由电磁激励引发，气隙磁场作用于定子铁心，引发定子的径向形变，传递至电机壳体并辐射噪声。气隙磁场的切向分量虽小，但会引起齿槽转矩脉动和电机的振动。在推进用永磁同步电机中，电磁激励是主要振动源。

在永磁同步电机的初期设计阶段，通过建立振动响应模型，分析电磁激励的性质和结构的动态特性，预测和评估振动噪声水平，以及针对振动进行优化设计，可以减少振动噪声，提高电机性能并缩短研制周期。

目前的研究进展可以总结为三个方面：

1电磁激励的研究：电磁激励是振动的根本原因，研究已经开始多年。早期的研究包括电机内电磁力的分布计算和径向力的解析式推导。近年来，有限元仿真方法和数值分析得到广泛应用，国内外学者研究了不同极槽配置对永磁同步电机齿槽转矩的影响等。

2结构模态特性的研究：结构的模态特性与振动响应密切相关，尤其是当激励频率接近结构的固有频率时，会发生共振。国内外学者通过实验和仿真研究了电机定子系统的结构特性，包括影响模态频率的因素如材料、弹性模量和结构参数等。

3电磁激励下振动响应的研究：电机振动响应是电磁激励作用在定子齿上引起的，研究者通过分析电磁力的时空分布，将电磁激励加载至电机定子结构，得到了振动响应的数值计算和实验结果。研究者还研究了壳体材料的阻尼系数对振动响应的影响。