推进电机作为水下航行器推进系统的关键设备,其设计的好坏直接影响着水下航行器的性能。永磁同步电机具有效率高、功率密度大、运行平稳、宽调速范围、体积小等优点,符合水下航行器推进电机的要求和发展趋势。本文针对水下航行器永磁同步推进电机本体设计问题开展了深入的研究。本文首先研究了永磁同步电机的基本结构、电磁场分析方法,建立了永磁同步电机的数学模型,为接下来的电机设计奠定理论基础。其次分析了水下航行器推进电机的工作环境和性能要求,采用“场路结合”的电磁设计方法合理设计永磁电动机的主要尺寸、永磁体材料及尺寸、极槽配合、绕组尺寸等结构参数,利用基于磁路法的电机电磁计算软件ANSYS-RMxprt进行反复核算,确定电动机电磁设计方案。针对永磁同步电动机转矩脉动大、永磁体耗用量大、效率有待提升的不足,利用“田口法”开展了降低永磁同步电动机转矩脉动、降低永磁体用量和提升效率的电机多目标优化设计研究,根据多目标优化结果调整永磁同步推进电机的初始值,确定本设计的优化方案。最后借助电机电磁场有限元仿真软件ANSYS-Maxwell建立水下航行器永磁同步推进电机有限元模型,分析研究了电机空载时静磁场分布、齿槽转矩、空载反电动势等性能指标和负载工况下的转矩、转速和磁链变化情况。有限元仿真实验表明,本文设计的额定功率为2.2kW的水下航行器永磁同步推进电机在空载和负载工况下的综合性能满足设计任务的要求,优化方法有效,设计较为合理。