磁悬浮开关磁阻电机结合了开关磁阻电机与磁轴承的优点,如无磨损、体积小、功耗低、轴向利用率高、容错性高、可高速运行,可广泛应用于航天航空、飞轮储能、汽车工业等领域。传统的双绕组磁悬浮开关磁阻电机存在的多变量非线性强耦合问题,导致电机在高速运行时解耦困难、控制难度大,针对该问题本文提出了一种混合励磁双定子磁悬浮开关磁阻电机,对电机的数学模型、电磁特性、本体设计和结构优化进行分析。首先介绍了混合励磁双定子磁悬浮开关磁阻电机的基本结构和运行机理,在对电机磁路分析的基础上建立了电机等效磁路模型,并根据等效磁路模型对电机数学模型进行了详细推导,通过有限元计算验证数学模型的准确性。其次建立电机三维有限元模型,系统研究了电机电磁特性,包括磁场特性、气隙磁密特性、绕组电感特性、电磁转矩特性、悬浮力特性、转子偏心特性和铁损特性,为电机本体设计提供理论依据。随后根据电机性能要求,对电机的结构参数与电磁参数进行本体设计。针对转矩系统,从功率方程出发,推导电机的主体尺寸计算公式,研究转矩系统结构参数与转矩绕组电磁参数的设计方法。针对悬浮系统,基于偏置磁场与控制磁场的等效磁路,从总磁通量出发,提出悬浮系统结构参数的设计方法,最后通过实例验证了设计方法的有效性。为提高电机功率密度和实现磁路解耦,通过有限元仿真优化了电机结构。为获得最大承载力和增加转矩系统电磁隔离,研究了不同励磁方式下的悬浮力与绕组电感,优化了绕组的励磁方式。以平均转矩/体积比与平均悬浮力/体积比为优化目标,通过单变量分析法研究了结构参数对优化目标的影响,将影响优化目标的主要参数作为优化参数,采用遗传算法寻优选择优化目标下的最优结构参数,通过优化前后电机性能的对比,验证了所提出优化设计方法的有效性。