针对MW级低速永磁同步发电机在低速情况下功率密度一般较低,绕组制造和高压绝缘比较困难,集中绕组结构下的定子漏电抗过高从而严重影响发电机的输出功率以及功率因数等问题,本文提出了一种新型三维磁路永磁开关磁链电机结构,采用轴向集中绕组,可以有效提高电机功率密度,降低电枢铜损,提高电机效率,解决绕组制造与绝缘问题,同时彻底解决绕组漏电抗过大的问题。本文对该电机结构进行了全面研究。首先,提出了一种新结构原理的三维磁路永磁开关磁链发电机,并在此基础上提出单相表贴式磁极结构、单相混合式磁极结构及多相结构。然后对电机进行3D参数化有限元建模、计算,对电机磁链开关原理进行分析,验证这种新结构电机可行性及在大功率风力发电领域的优势。其次,对单相表贴式磁极结构、单相混合式磁极结构及多相混合式磁极结构进行3D静磁场和3D瞬态场计算,得到相应电机结构的运行参数、磁路参数及损耗参数,并对电机结构进行参数优化以达到理想的运行性能和工作特性,并总结出该类结构电机设计的一般规律。再次,在三维电磁场计算与分析的基础上建立该结构电机的三维集中参数磁路模型,通过计算出的各节点磁动势及各磁路元素磁导值计算出电机的主要电气参数并对电机进行基于集中参数磁路模型计算的优化设计。最后,针对本文提出的三维磁路结构永磁开关磁链电机提出了四种齿槽定位力矩的抑制方法:STAW法、SSS法、STCP法及STAP法,并通过三维电磁场有限元计算分析了这四种方法的抑制原理和抑制效果。