中文摘要：

本项目以爪极电机为主要研究对象，研究其电磁噪声产生机理和控制技术。包括研究爪极以悬臂梁方式在电磁激振力、旋转离心力复合作用下的机械形变引起气隙磁导变化模型；研究气隙磁导变化时气隙磁密和电磁激振力的脉动，以及由此引起的定子轭按不同模态振动这一产生电磁噪声的关键因素；引入统计能量法，研究电机本体和安装结构之间的旋转柔度对电磁噪声的影响模型；运用有限元和边界元分析方法进行深入定量分析，研究建立基于气隙磁导变化和旋转柔度对电磁噪声影响的电磁噪声理论；基于上述电磁噪声理论，研究爪极电机电磁噪声控制技术；研制具有低电磁噪声的原理性样机，并对该电机电磁噪声进行分析及验证。本项目的研究将改变我国爪极电机电磁噪声无法精确计算与控制的局面，满足爪极电机在汽车工业、新能源发电及国防科技等高端领域的迫切需求，为未来我国爪极电机达到国际领先水平提供可靠的理论与技术保障，因此本项目研究具有重要的理论意义和实用价值。

结论摘要：

随着今年来汽车行业的不断发展，爪极电机由于制造简单、成本低、可靠性强而在各种领域得到日益广泛的应用，单就汽车工业而言世界上一年大约要制造四亿台爪极电机。然而电机电磁噪声的理论问题和控制技术还没有根本解决，严重制约爪极电机的发展，解决爪极电机电磁噪声理论问题及抑制技术任重而道远。本项目以爪极汽车发电机为主要研究对象，研究其电磁振动和噪声产生机理及其抑制技术。包括研究爪极以悬臂梁方式在电磁激振力、旋转离心力复合作用下的机械形变引起气隙磁导变化模型；引入统计能量法，研究电机本体和安装结构之间的旋转柔度对电磁噪声的机械模型，优化汽车发电机的支承结构；研究气隙磁导变化时气隙磁密和电磁激振力的脉动，研究建立基于气隙磁导变化和旋转柔度对电磁噪声影响的电磁噪声理论，研究爪极电机电磁噪声控制技术；研制具有低电磁噪声的原理性样机，设计实验方案并搭建相应的实验平台，对优化电机电磁振动和噪声进行数据测试及对比分析。本项目获得的重要结果和数据包括本项目将汽车发电机转子爪极等效为悬臂梁模型，应用基本的气隙磁场理论和材料力学理论，考虑转子爪极所受离心力及气隙磁场径向力，分析了爪极形变量是和爪极参数有关的函数关系；针对爪极电机的特性，找出转矩脉动产生的根源，推导出转矩脉动的计算公式，分析降低爪极电机的转矩脉动方法，验证电磁噪声源、转矩脉动与电机噪声关联性极高；运用旋转柔度和统计能量法的基本理论，建立了汽车发电机安装结构的旋转柔度模型。推导了汽车发电机中电磁噪声辐射能量在其各个构件中的传播与耦合，由此明确了汽车发电机安装结构对其电磁噪声辐射的影响机制。基于所建旋转柔度模型，对现有汽车发电机的安装结构进行优化配置。基于汽车发电机的电磁噪声的产生机理，提出多种降低电磁振动和噪声的方法，如基于爪极磁极偏心通过改变爪极磁极外表面的偏心距来控制气隙长度；通过爪极切边和爪极上开辅助槽来达到降低转矩脉动，使得气隙长度趋于正弦分布，调节气隙磁场分布；用铜焊连接转子磁极，来减小磁极的离心变形，达到降低发电机电磁噪声的目的。本项目的研究为未来我国爪极电机达到国际领先水平提供可靠的理论与技术保障，具有重要的理论意义和实用价值。