感应电机的变频调速大大拓宽了感应电机的应用面,但也极大提高了其振动噪声的控制技术难度,成为变频调速感应电机的技术瓶颈问题,尤其是要求低振动噪声的应用场合。电磁激振力、空气流体及机械摩擦是引起电机振动噪声三大主要的宏观因素。当电机转速提高时,空气流体及机械摩擦是引起振动噪声加剧的主要因素。电磁激振力则受电机齿槽结构、铁磁材料、转子同心度等众多因素的影响,尤其对于变频调速感应电机,定子电流谐波含有大量的高次谐波,成为振动噪声分析的技术难点。对于变频供电感应电机的减振降噪,现阶段主要从两个方面进行研究,一方面是电机本体的电磁及结构设计,另一方面则是变频器控制策略。本课题来源于国防科技工业局科技项目。本文以感应电机本体的电磁、结构分析为研究重点,从三个方面对变频供电感应电机电磁振动展丌深入研究。一是利用解析法推导电压源、磁通密度、电磁激振力及振动的关系,尤其是变频供电引起的高次谐波对电机振动产生的影响。二是采用数值计算法,对变频供电条件下感应电机端部、本体进行瞬态磁场分析,讨论电磁激振力中频谱分和特征,研究电磁激振力作用于定子铁芯对振动产生的影响。三是,采用实验法验证解析法与数值计算法的正确性。本文研究内容主要包括以下几个部分：第一部分对电磁力的计算方法进行了简单的介绍,主要包括洛伦兹力法、麦克斯韦应力张量法及虚位移法。其次,根据经典的麦克斯韦应力张量法对电磁噪声的主要振动源——径向电磁力进行研究。最后,分别推导了正弦供电和变频供电条件下的径向电磁力的计算方法。第二部分采用数值计算法对变频供电端部磁场进行研究,以往研究通常采用等效法进行处理,即通过实验去获取定子绕组中的电流,将其加载到端部绕组中,进行瞬态计算。该方法可以避免考虑转子旋转引起3维运动涡流场问题,但是在测量过程中不可避免存在误差。为此,本文自行设计了一款专用于船用推进动力装置电磁振动分析的实验样机,采用三维场路耦合时步有限元法,考虑转子旋转的影响,联立电磁场方程、电路方程及转子运动方程,直接加载电压源求解瞬态端部磁场,对比变频供电端部磁场测量结果,推断出变频供电端部磁场的频谱特征。第三部分采用二维场路耦合时步有限元法处理变频供电感应电机本体电磁激振力的计算问题,包括径向电磁力和切向电磁力。对振动影响较大的径向电磁力进行了重点研究。首先,分析了正弦供电与变频供电中定子线电压、定子相电流、径向电磁力的频率特征的异同。其次,验证了径向电磁力频谱中的槽频成分。再次,讨论了不同负载对定子线电压、定子相电流、径向电磁力的频率的影响。最后,分析了开关频率对径向电磁力的影响。第四部分对变频供电感应电机的定子振动特性进行了分析,提出了一种瞬态磁—结构间接耦合法处理随时空变化的非正弦电磁力引起的定子铁芯振动响应问题,通过对比实验测量的振动加速度频谱特征,验证了该方法的可行性。最后,对中等功率异步电机进行了电磁振动实验研究,获取的试验数据可用于异步电机参数匹配性研究,进而为低噪声异步电机的设计提供参考,指导工程设计。