近年来,在船舶电力推进领域出现了一种高度集成的电力推进装置—无轴轮缘推进器。与传统的柴油机推进、吊舱推进等方式比较,无轴轮缘推进器具有占用空间小、推进效率高等优点。永磁同步电机作为轮缘推进器的内置电机,其较多的槽数与极数会导致电机漏磁增加,转矩密度不高。此外,分布绕组的使用也导致轮缘推进器没有容错能力。基于磁场调制效应工作的永磁游标电机具有转矩密度高和结构简单的优势。为了提高轮缘推进器的转矩密度和容错性能,本文结合永磁游标电机、容错电机与轮缘推进器的特点,提出对永磁容错游标轮缘推进电机进行研究。首先分析了轮缘推进器和永磁游标电机的国内外研究现状,在此基础上将分裂齿定子、开口槽定子、多谐波磁场调制效应相结合,形成了一种调制齿不均匀分布的组合式定子结构。介绍了永磁容错游标轮缘推进电机的结构、特点和磁场调制原理。对均匀分布和不均匀分布调制极电机的磁导、气隙磁密进行了解析分析和有限元仿真验证。根据电机的设计要求,推导了功率方程,确定了永磁体材料、相数、槽极数、绕组排布,接着采用解析法和有限元法研究了关键结构参数对电机反电势和自感的影响规律,对电机进行了初步设计。为了快速准确的得到最优的参数,采用了克里金响应面和多目标遗传算法相结合的方法对电机进行了多目标优化设计和有限元仿真分析。采用场路耦合的方法研究了电机启动与故障过程中的动态性能。外协加工永磁容错游标轮缘推进电机样机,搭建了样机性能测试平台,进行了空载性能实验与负载性能实验。结果表明,与传统结构电机相比,优化设计后的永磁容错游标轮缘推进电机具有较高的转矩密度、较好的容错性能,并具有较小的功率损耗。样机测试结果与有限元仿真结果基本一致,验证了本文提出的电机结构与优化设计方法的有效性。