电机电磁振动和噪声除了与电机气隙磁场产生的电磁力波的频率、幅值及阶数有关外，还取决于电机的共振状态，与电机定子的固有频率有很大的关系。同时，电磁噪声还与电机定子的声辐射特性有关，而电机定子的声辐射特性研究则以电机定子的模态分析为基础。因此，对电机定子的固有频率及其模态特性进行测试和计算分析是非常必要的。
电机定子固有振动特性主要包括固有模态频率、固有模态振型、阻尼特性等。
定子固有模态频率计算一般采用解析法和有限元法两种，解析法计算速度快，便于得到模态频率与结构参数的函数关系，能够较直观地得到结构参数变化对频率的影响，但计算精度较差。目前计算机运算速度不断提升，利用有限元法计算定子模态频率已经非常方便快捷而且精度高。
电机定子由铁心、绕组及机壳组成，绕组及机壳对振型影响较小，本书主要通过定子铁心有限元仿真来说明定子模态振型。
对电机定子铁心的固有模态振型进行有限元分析时，假设：
1）定子轭是一个圆环形的刚体；
2）定子齿部和绕组的刚度为零，它们对定子轭的影响用附加质量来考虑；
3）定子轭的轴向通风孔和其他缺口考虑为单纯的质量减少；
4）电磁力波作用在定子轭圆环体上，在时间上呈周期性变化，并沿轭部的整个圆周对称分布；
5）忽略阻尼对定子模态和固有频率的影响。
定子铁心模态振型既有径向振动，也有轴向振动，径向振动阶数用r表示，轴向振动阶数用m表示，模态振型如图4-5所示。
通常在自由振动时，阻尼不断将机械能转化为热能而耗散，从而使振动持续衰减直至消失。强迫振动时，由于不断有能量输入，因此振动不会持续衰减，但阻尼仍在其中发挥耗能作用，确保振动不会发散而是趋于稳定状态。
图4-5 定子铁心模态振型
阻尼比ξ是描述结构振动及阻尼大小的一个重要参数，如式（4-8）所示。
式中 c——黏性阻尼系数，即阻尼力与速度之比；(www.xing528.com)
m——定子质量；
k——刚度。
ξ>1为强阻尼，此时定子结构不会出现振动，在实际应用中并不常见。
ξ=1为临界阻尼，仍具有衰减性，但不具有波动性，即振动与不振动的分界点。
ξ<1为欠阻尼，此时定子结构振动的振幅按等比级数递减，ξ越小，衰减幅度越小。
图4-6所示为不同阻尼比对物体结构振动幅值的影响，当阻尼比大于1时，物体结构不会出现振动，当阻尼比小于1时，结构发生振动，而且阻尼比越小，振动幅值越大。
阻尼有如下特性：
1）阻尼减少了振动能量沿结构的传递；
2）阻尼减少了振动时的幅值；
3）阻尼减少了自由振动或由冲击产生的振动；
4）各阶固有频率对应的阻尼各不相同；
图4-6 不同阻尼比对物体结构振动幅值的影响
5）阻尼随着电磁力的大小、类型改变，自由振动时阻尼系数较小，受迫振动时阻尼系数增大；
6）阻尼对定子固有频率及其模态影响很小。
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