飞轮电池作为一种新兴储能技术,具有效率高、储能密度大、寿命长和环境友好性强等优点,在电动汽车、航空航天及轨道交通等领域具有广阔的应用前景。电机作为飞轮电池最核心部件,承担机电能量转换作用,直接影响飞轮电池的性能及效率。近几年来,磁悬浮开关磁阻电机(Bearingless Switched Reluctance Motor,BSRM)因其结构简单、工作可靠、效率高等优点,成为飞轮电池首选电机。其中12/14混合定子型BSRM通过拓扑结构实现转矩与悬浮力的解耦,同时转矩系统实现短磁路结构,相较于传统BSRM,更具优势。因此,本文根据飞轮电池的设计指标,设计了飞轮电池用12/14混合定子型BSRM的结构参数。飞轮电池用电机在高速运转的状态下,损耗激增,导致温度升高,同时高真空环境散热条件苛刻,严重影响电机的工作效率和运行稳定性,因此,开展飞轮电池用BSRM的设计及损耗、温度场的研究与分析具有重要的理论意义和应用价值。本文以12/14混合定子型BSRM作为研究对象,对其数学模型、电磁性能、损耗及温度场等方面进行分析,并在此基础上,对电机进行优化,具体工作内容如下:(1)介绍了12/14混合定子型BSRM的基本工作原理;分别推导了该电机的转矩与悬浮的数学模型;根据开关磁阻电机参数设计方法,在满足适用于飞轮电池设计指标的基础上,确定了电机的初步设计参数;并采用Ansoft有限元软件构建2-D模型,分析了其各项电磁特性,包括气隙磁密、转矩、悬浮及耦合特性,确保该电机的结构参数满足飞轮电池用电机的性能要求。(2)对12/14混合定子型BSRM定转子铁芯典型位置的磁密进行分析,从而获得各点的磁通波形及其变化规律;同时介绍了铁损计算的三种解析方法,采用有限元分析得到不同位置角时的铁损密度分布情况;此外,对其他损耗包括铜耗、机械损耗和杂散损耗进行计算。(3)介绍了热分析的基本理论,基于Workbench软件建立了12/14混合定子型BSRM的3-D热模型,采用磁-热单向耦合方法将损耗热源耦合到热分析模型中,研究分析在自然风冷及高真空不同工况下的定、转子温度场分布,结果表明定子最高温度出现在齿极,转子极温度也较高,分析得出温度分布的原因;同时将不同工况下电机各部分温度进行对比,结果表明高真空下电机温度明显高于自然风冷环境,影响电机效率,不利于电机稳定运行。(4)分析12/14混合定子型BSRM结构参数对悬浮力、转矩及损耗的影响,将影响度大的结构参数作为优化变量,以提高悬浮力及转矩、降低损耗及温度作为优化目标,采用PSO-DE算法对电机进行优化,通过对电机优化前后的悬浮力、转矩和温度场进行对比,得出优化后电机的悬浮力和转矩均有所提高,电机各部分温度有所下降,从而验证优化的可行性。