永磁同步电机功率密度高,调速性能好,广泛应用于各个工业领域。而随着永磁同步电机的应用越来越广,机器人关节驱动、航空航天等特殊应用场合不仅要求永磁同步电机具有更高的功率密度,还对其综合性能提出了更高的要求。对电机进行多目标优化是提升电机综合性能的有效方法。“算法模型+算法寻优”是一种较为常见的电机多目标优化方法,该方法具有操作简单,优化效果好的特点;但在实际应用过程中,该方法还存在优化过程耗时长,优化效率低的问题。本文以额定功率密度不低于2kW/kg为目标,设计了一款高功率密度永磁同步电机,并基于正交实验方法对影响电机输出性能的转子结构参数进行了敏感性分析。随后提出了一种新的电机多目标优化方法,并基于新方法对本文设计的电机进行了优化。最后基于实验方法对本文中电机设计过程的正确性和本文所提出的优化方法的有效性进行了验证。论文主要完成以下工作:1.设计了一款额定输出功率为5kW,功率密度不低于2kW/kg的高功率密度永磁同步电机,并采用分段转子技术和转子削极技术降低了电机转矩波动。2.研究了转子结构参数对电机输出性能的影响。基于正交实验方法对影响电机输出功率和转矩波动的转子结构参数进行了敏感性分析,并通过“指标-因素”图研究了电机转子结构参数变化对电机输出功率和转矩波动的影响趋势。3.在“正交实验+算法模型+算法寻优”的电机多目标优化方法的基础上提出了一种新的电机多目标优化方法:首先基于正交实验方法将电机待优化的结构参数分为一般结构参数和重要结构参数;第二步基于极差分析法得到电机一般结构参数的“指标-因素”图,并基于“指标-因素”图对电机一般结构参数进行优化;第三步将电机重要结构参数进行分组,并基于“算法模型+算法寻优”的优化方法对各组重要结构参数结构进行迭代优化,直至满足优化结束条件。4.完成了电机样机性能测试工作。通过对电机样机的输出功率、转矩波动和稳态温升等性能参数进行测试,验证了本文中电机设计过程的正确性和本文提出的电机多目标优化方法的有效性。