永磁容错(Fault-Tolerant Permanent Magnet,FTPM)同步电机在继承永磁同步电机高转矩密度、高功率密度和高效率优势的基础上提升了电机的容错性能,受到了交通运输、航空航天及国防军工等领域的广泛青睐。然而,现有永磁容错同步电机多采用单层集中绕组和槽极相差2的设计,其磁路集中,电机的磁阻转矩与凸极率都偏低,导致电机弱磁过压高、无传感器运行难。为此,本文提出一种磁阻转矩与凸极率增强型永磁容错同步电机。对磁阻转矩和凸极率进行理论分析,找出影响磁阻转矩和凸极率的关键因子;系统分析槽极配合对电机容错性能的影响,综合考虑电机输出转矩性能、转子损耗以及转矩脉动等因素,拓宽永磁容错同步电机的槽极配合选择范围;选取新型的槽极配合,突破传统槽极相差2的选取原则,以兼具高凸极率与高磁阻转矩为目标,通过多目标优化综合提升新型永磁容错同步电机的性能。论文主要研究成果包括以下几个方面:1.推导考虑交叉磁耦合情况下内置式永磁同步电机交直轴电感的表达式;分析内置式永磁同步电机凸极率的原理,探明影响电机凸极率的关键因子;构建考虑磁场饱和、交叉耦合下的电机转矩分析模型,精确分离出电机中的磁阻转矩,为提升电机的磁阻转矩奠定理论基础。2.引入耦合因子,利用该参数高低与电机的容错能力强弱的关系,研究了不同槽极、绕组结构下电机的容错能力;综合五相永磁同步电机输出转矩性能、转子损耗以及转矩脉动等因素,提出五相永磁容错同步电机的槽极配合可行方案。3.设计出新型永磁容错同步电机,并对其进行优化设计;由于磁阻转矩与凸极率在单参数优化过程中存在相互矛盾的现象,故引入多目标优化的方法对两个参数进行综合优化。4.建立最终样机方案的有限元仿真模型,分析验证所提出的20槽14极新型永磁容错同步电机各项电磁特性。与传统20槽18极永磁容错同步电机进行性能对比,验证了所提出的新型永磁容错同步电机能兼具高磁阻转矩与凸极率的优势。5.加工样机,搭建实验平台,实验测定电机的反电动势性能、容错性能以及正常和容错状态下电机的动态性能,验证其电磁性能。