永磁同步电机具有结构简单、功率密度大、效率高等优势,在空间和能源有限的自主式水下航行器中得到了广泛应用。永磁同步电机在运行过程中会产生径向电磁力和齿槽转矩,这些激励作用于电机结构,将引起电机的振动,向外辐射噪声,影响电机稳定运行和航行器的隐身性能。本文以某自主式水下航行器配备的推进用永磁同步电机为研究对象,围绕电机振动分析和优化,分别建立了永磁同步电机的电磁场模型、结构模型以及瞬态动力学耦合模型,从解析、仿真和实验的层面,对电机进行了如下研究:首先,分析了永磁同步电机电磁激励的分布规律。通过解析,推导出电磁力波的阶数与频率;建立了永磁同步电机的电磁有限元仿真模型,计算得到了电磁场的时空分布,经过傅里叶分解,得到了电磁力的频域特征。给出了齿槽转矩的解析式,并进行了数值仿真,分析了齿槽转矩的分布规律。其次,研究了永磁同步电机定子系统的模态特性。通过机电类比法,推导出电机定子系统固有频率的解析式;建立了电机定子系统的有限元模型,对其固有频率和振型进行了仿真分析。采用运行模态试验方法,搭建实验平台,完成了永磁同步电机的模态测试,辨识出电机定子系统的固有频率。再次,研究了永磁同步电机的振动响应。关联电磁场与结构场,建立耦合模型,把电磁激励加载至定子系统,得到了电机壳体上一点振动的响应特性,对其进行傅里叶分解,得到了振动的频域分布。搭建实验平台,测取了两种工况下电机壳体表面的振动响应,验证了上述分析方法的正确性。最后,开展了永磁同步电机的减振优化设计。分别从降低电磁激励和调整结构模态的角度出发,选取了若干结构参数,分析了它们对于振动的影响,以此为基础对电机进行了优化。优化后,经仿真计算,电机的振动幅值得到了降低。