内置式永磁同步电机作为现代乘用车的核心组件之一,逐渐向高功率密度、宽调速范围、高过载能力以及轻量化的方向发展,使得电机的磁负荷增强、刚度下降,导致电机的电磁振动和噪声问题也日益突出,而高频的电磁振动和噪声无疑会降低电动汽车驾乘舒适性和运行可靠性,因此研究内置式永磁同步电机电磁振动和噪声问题具有重要的工程应用价值。本文以一台乘用车用30k W内置式永磁同步电机为研究对象,对其电磁性能、结构模态特性以及电磁振动和噪声的特征进行了探究,主要包括以下几项内容:首先,结合永磁同步电机的解析计算方法,以相对磁导率函数考虑定子侧开槽与转子侧凸极结构对气隙磁场的影响,推导出内置式永磁同步电机径向电磁力波的解析表达,并分析径向电磁力波的空间阶次与时间阶次。另一方面,基于振动力学理论,分析了电机发生电磁振动的必要条件,即电磁力波与电机结构模态的“对阶”且“对频”,指出影响电机结构模态的主要因素,并利用声场控制方程分析了电机电磁振动与噪声的关系。其次,结合乘用车用电机的性能要求,确定了满足主要性能指标的基本尺寸参数,并通过有限元软件仿真计算了电机在空载和负载运行时的电磁特性,分析电机在空载工况以及峰值转速运行时的径向电磁力波及其时空频谱分布特征。随后比较了电机在正弦供电、非正弦供电两种激励方式下气隙径向电磁力频谱分布,分析控制器所引入的电流谐波对电机气隙径向力波的影响。然后,建立电磁-结构-声场等多物理场耦合仿真模型,仿真计算电机的电磁振动与噪声性能,并对定子总成、定子与机壳总成两部分进行模态实验测试,验证电机结构模态仿真模型的准确性,随后分别仿真电机在正弦供电、非正弦供电两种激励下的电磁振动和噪声,对比分析电流的时间谐波对其的影响。最后,试制样机并搭建样机的电磁性能与振动特性的实验测试平台,实测了样机的空载反电势、转矩-转速外特性、功率-转速外特性及其在宽转速范围内运行时的电流波形,并与仿真计算结果进行对比,验证了电磁性能仿真计算的准确性。同时,测试电机在宽转速范围运行时的振动特性,比较了电机在不同转速下和不同载波频率下电机机壳表面的振动加速度,并与多物理场耦合仿真计算结果进行对比。该论文共有图59幅,表9个,参考文献43篇。