永磁电机因其具有高效率高转矩密度等优点,已被广泛应用于众多领域。在伺服电机、电动汽车等应用场合,有效抑制转矩脉动已成为保证永磁电机平稳运行的关键技术。目前,国内外学者提出了多种转矩脉动抑制方法,取得了有益效果,但平均转矩一般会有所牺牲,且大部分研究仅考虑齿槽转矩的削弱,而忽视了其他脉动成分。本文以表嵌式永磁(Surface-Inset Permanent Magnet,SIPM)电机为研究对象,在理解齿槽转矩产生机理的基础上,准确分离了各重复单元齿槽转矩。深入研究了磁极偏移法抑制转矩脉动的作用效果,推导并完善了磁极偏移的转矩表达式及偏移角度计算公式。通过合理选取重复单元及偏移方式,实现了转矩脉动和平均转矩之间的最优平衡,并对SIPM电机进行了低转矩脉动的电磁结构设计。进一步地,借助辅助槽引入了一种辅助式偏移设计方法,提升了SIPM电机的平均转矩以维持转矩密度。同时,结合灵敏度分析法,优化设计了电机尺寸参数,实现了SIPM电机低转矩脉动和高平均转矩的综合性能,为永磁电机转矩脉动的抑制提供了一种新的思路。基于上述研究,本文的主要研究成果包括以下方面:1.从齿槽转矩的重复叠加性出发,分析了齿槽转矩的产生机理,推导了齿槽转矩的表达式;阐明了磁极偏移法降低齿槽转矩的工作原理,分析并推导了偏移角度计算公式。在考虑边缘效应的基础上,实现了重复单元齿槽转矩的较准确分离,采用有限元法验证了磁极偏移法降低齿槽转矩的作用效果。2.针对不同的转矩脉动来源成分,对磁极偏移的转矩表达式加以完善,研究了磁极偏移法抑制不同转矩脉动成分的统一性,并提出三种重复单元选取方案。通过对比分析三种方案的适用性和优劣性,实现永磁电机低转矩脉动和低转矩损失的最优抑制。3.以磁极偏移的作用机理为基础,针对SIPM电机提出了一种辅助式偏移设计方法。通过合理设计辅助槽,将SIPM电机的磁阻转矩成分进行电磁偏移。在不引入额外谐波的条件下,弥补了磁极偏移导致的转矩损失,并提升了平均转矩以维持转矩密度。4.在电机结构确定的基础上,借助灵敏度分析法确定待优化参数。以低转矩脉动和高平均转矩为设计目标,优化设计了电机尺寸参数,确立了电机结构及尺寸并建立了有限元电机模型,分析了电机反电势及转矩性能,实现了永磁电机的低转矩脉动和高平均转矩设计目标。5.加工制造了一台五相SIPM样机,搭建了相关实验平台。测试了SIPM电机空载反电势和输出转矩,验证了基于磁极偏移的辅助式偏移设计用于抑制转矩脉动的有效性。