永磁开关磁链电机的相关研究可以追溯到上世纪50年代。而近年来市场对高性能电动驱动系统日益增长的需求以及稀土永磁材料所具有的优良磁性能,均为新型拓扑结构的永磁电机开拓了新的领域。由此,永磁开关磁链电机再次成为研究热点。永磁开关磁链电机是一种双凸极结构的永磁无刷电机,定子上有集中绕组和永磁体,转子仅为凸极铁心。整体而言,永磁开关磁链电机具有高功率／转矩密度、高弱磁扩速能力以及鲁棒性好等优势,特别适合高速运行。此外,多种结构的永磁开关磁链电机已经应用于各种不同的领域。本文首先简要介绍了双凸极永磁电机的发展概况,随后引入永磁开关磁链电机的产生与发展,并且对国内外的相关研究进行了深入系统的综述。然后论文对永磁开关磁链电机开展了如下研究工作,并取得了一些创新性成果。首先,由于气隙磁密较高,磁路饱和较为严重,特别采用了双凸极结构,因此永磁开关磁链电机的两大重要运行参数——齿槽转矩和转矩脉动,相对而言均高于其他类型的永磁电机。论文集中于电机结构与参数的优化设计,以此来削减齿槽转矩以及转矩脉动的峰值。论文主要以6/5极和12/10极永磁开关磁链电机为例研究转子结构对齿槽转矩和转矩脉动的影响。首先根据齿槽转矩的特性,提出了多种削减齿槽转矩的方法。其次,提出了三种不同的转子结构—一单一齿宽、分段斜极以及轴向大小齿配合,用于削减转矩脉动。有限元仿真与实验均证实了各种方法的有效性。然后,论文提出一种新型12/22极外转子永磁开关磁链电机拓扑结构,并提出了该电机尺寸与电机性能的优化方法。此外,论文提出永磁体分块的方法提高外转子开关磁链电机的弱磁扩速能力。同样的,根据有限元分析制作的样机,也进一步证实了外转子开关磁链电机的各项性能。另一方面,由于永磁开关磁链电机的高弱磁能力,此类电机也特别适合应用于宽转速范围的发电工况。通常情况下,发电机的输出电压随着转速而变化。某些情况下,可能因为转速过高而损坏发电机后续的功率管。由此,论文提出一种基于矢量控制的发电机输出电压控制系统,通过增磁或弱磁来实现电机电压的稳定输出。相比传统的电机加AC/DC整流电路的发电系统,此控制系统在较宽转速变化范围内,不仅能维持输出直流电压的稳定,而且能保持发电机端输出电压不变。静态与动态的仿真与实验均证实此系统的有效性和可行性。