近年来,同步磁阻电机以其制作成本低、加工制作简单、结构稳定等优点,在低成本交流调速领域受到广泛关注。在设计同步磁阻电机的过程中,由于其待优化参数众多,转子拓扑结构复杂,设计出符合需求的电机往往需要大量的有限元建模计算,导致同步磁阻电机设计的时间周期较长。此外,受电机励磁系统结构的限制,同步磁阻电机还存在着功率因数小,转矩脉动大的缺点,同步磁阻电机的推广受到了极大地制约。在同步磁阻电机的控制中,电机还存在控制精度低,实际运行状态与预设状态存在较大偏差的问题。为解决上述问题,本文将从同步磁阻电机的设计、结构优化和控制三个方面对其进行研究。首先,本文通过遗传算法确定电机的主要结构尺寸的大小。计算不同极槽配合下电机的主要尺寸大小和定子绕组参数,然后在遗传算法的计算结果的基础上,对不同极槽配合下的电机模型分别进行有限元建模,采用解析计算和有限元计算相结合的方法,分析了电机的磁路结构对电机性能的影响。通过遗传算法计算、解析计算和有限元计算相结合的方法,本文避免了有限元计算重复建模的问题,极大地减小了同步磁阻电机设计的设计成本。此外,本章利用有限元法计算了电机在不同磁障层数、不同的磁障裂比系数和不同的磁障形状时电机输出转矩和转矩脉动的大小,最终得到了符合设计需求的同步磁阻电机设计方案。进而,本文分析了电机气隙磁场的分布情况,通过有限元法分别计算了电机的径向磁场和切向磁场,并以此为基础,计算了电机转子位置变化时,电机的磁场能量和转矩脉动之间的关系。根据磁场能量的计算结果,本文计算了极弧系数对转矩脉动的影响,并利用有限元法进行了验证,据此优化了电机的极弧系数。此外,根据磁场能量的表达式,本文还提出了辅助槽和转子磁极优化两种优化转矩脉动的策略,并利用有限元仿真分别分析了定子辅助槽、转子辅助槽、不对称磁极和磁极偏移这几种方法对转矩脉动的抑制效果,得到了较好的转子结构最后,本文还建立了同步磁阻电机的数学模型,分析了同步磁阻电机中常用的矢量控制策略的基本原理,找到了电机控制精度低的具体原因,并提出了引入补偿函数来解决电机控制精度不足的问题。此外,本文采用有限元法计算了不同电流时的交、直轴电感,通过曲线拟合,确定了交直轴电感和交直轴电流之间的函数表达式,并据此设计了交直轴电流分配器。最后,本文在simulink中对电机进行建模仿真,对前文所分析的引入补偿函数的PI调节器的效果进行了验证。验证结果表明,引入补偿函数可以减小电机的输入电流,使实际工作点与预设工作点更加接近。此外,引入补偿函数改善电机的PI调节器后,电机在起动过程中,对应的电流也有一定的减小。