随着社会经济水平的不断提高,制冷技术在人类生产与生活中的作用愈来愈突出,而节能提效与减振降噪是影响家用制冷压缩机市场应用的主要问题。压缩机是家用制冷设备的主要动力来源,在运行过程中由永磁同步电机产生的电磁噪声对整机的影响较大。电磁振动与噪声的来源主要有两个方面:其一是气隙磁场产生径向电磁力的幅值较大,电机结构强度比较低时容易引起振动与噪声;其二是当径向电磁力的频率接近电机定子系统的模态频率时,会产生结构共振。本文针对一种家用制冷压缩机的减振降噪问题,采用了试验模拟与理论计算等方法,研究了永磁同步电机电磁振动特征与噪声控制策略,为改进与提高压缩机综合性能提供参考依据。本文首先分析了压缩机与电磁噪声控制技术发展现状,对压缩机在不同转速时的噪声采用突然断电法进行测试,发现随着转速的提高,电磁噪声的影响逐渐减小。对压缩机正常工况下噪声频谱分析,发现压缩机的噪声幅值主要存在于4kHz到10kHz频率之间,峰值噪声在5kHz频率处为67.5dB(A)。在1k6Hz、2k5Hz、5kHz以及8kHz频率处,断电前后噪声值差值为7.5 dB(A),说明在这些频率段中电磁力对压缩机噪声产生了较大影响。在压缩机振动测试中,径向加速度的峰值出现在1k6Hz与5kHz频率处,分别为6.6m/s2与6.13m/s2,切向加速度的峰值出现在8.05kHz频率处为3.36 m/s2,轴向加速度的峰值出现在2.837kHz 频率处为 1.5 1 m/s2。利用麦克斯韦定律推导得到电机在负载与空载时径向电磁力频率与空间极数的关系,在有限元软件Ansoft Maxwell建立了四极六槽永磁同步电机物理模型,经过模拟计算,得到了关于时间频率、幅值与空间极对数的三维分布的径向电磁力,然后通过MATLAB中傅里叶变换得到径向电磁力幅值关于时间频率与极对数的关系。将理论计算与软件模拟计算进行对比,验证了理论计算的可靠性。然后采用多自由度动力学模态分析理论,建立压缩机定子、等效绕组、机壳以及脚架等结构与力学模型,按照实际接触方式,设置了固定接触方式,利用有限元软件ANSYS Workbench,计算了压缩机组合体与整机的模态参数。利用LMS Test.Lab振动测试系统对压缩机进行锤击法试验,根据试验模态分析频谱图确定前6阶固有频率,分别与有限元软件计算得到的固有频率比较,最小误差1.3%为第2阶频率,最大误差4.5%为第5阶频率,说明有限元数值计算与仿真的可靠性。通过对比分析,同时发现径向电磁力对压缩机的第1阶模态与第4阶模态影响比较严重。最后,以电机输出转矩不下降为前提下,以定子齿表面径向电磁集中力均值最小化为目标,建立三段式定子与局部偏心定子两种定子响应面物理模型,通过有限元ANSYS Workbench优化模块,对两种定子齿的结构参数进行优化。对优化后的定子模型进行径向电磁力模拟计算,对比三种不同定子齿表面径向电磁集中力大小,发现优化后的定子齿表面径向电磁集中力优与原型样机。然后测试两种新型样机的振动与噪声数据,经过与原型机对比,数值均有所下降,其中使用三段式定子齿的压缩机在降低电磁振动方面相比于局部偏心式定子齿的压缩机降低的程度更大,径向振动大幅降低。而采用局部偏心定子齿的压缩机在降低噪声方面表现更佳,与原型机相比总的声压级减小了 2.85dB(A),降噪效果比较明显。经过对电机主要参数测试以及对压缩机单体能效测试,制冷量分别降低0.9%与0.56%,能效比分别降低0.01与0.02,性能损失分别为0.4%与0.7%,均小于4%设计值。