双转子永磁容错同步电机同时兼有双转子永磁同步电机的高功率密度、高效率特性及多相电机的高容错特性,在航海、航空、航天等军工领域以及纯电动汽车等工业领域的电驱动系统都具有广泛的应用前景,考虑到各领域电驱动系统对高功率密度电机的迫切要求,本文重点围绕影响电机功率密度的电磁、温升、机械等性能开展了研究,具体如下:首先,分析了双转子永磁电机独特的结构及工作原理,其可以看作由内外两个独立永磁电机的合成,给出了该结构电机由内电机到外电机的设计原则,从而为快速建立电机的仿真模型提供依据。其次,对电机的齿槽转矩进行了分析及优化,给出了该结构电机最优极弧系数组合模型;针对五种不同功率等级电机,对影响电机功率密度的长径比参数进行了优化分析,给出了长径比对不同功率等级电机电磁性能的影响规律及功率密度等性能随电机等级的变化规律,并得出选取最优长径比的规律。再次,计算了最优长径比下五种不同功率等级电机的铁耗、铜耗和永磁体损耗等温升热源;建立了不同功率等级电机的三维温度场分析模型,确立电机各部分的传热系数,研究了电机在自然条件和不同风速下的温升特性,并给出了其变化规律。然后,考虑到定子为悬臂结构,并且定转子之间存在较强的电磁吸引力,这会引起定子变形;计算了不同功率等级电机定子内外表面所受到的径向电磁力,研究了电机在不同负载条件下的机械特性,并给出定子形变量和应力强度的变化规律。最后,设计了一台1kW的五相双转子永磁容错同步电机样机,并进行了电磁参数、空载/负载特性以及温升等实验测试。针对电机的实验结果验证了设计方法及仿真计算的正确性,为今后该种电机的工程应用提供参考。