随着新能源汽车、航空航天等领域对电机的可靠性和容错能力要求越来越高,多相容错永磁同步电机成为了该领域的研究热点。为实现良好的相间电、磁、热和物理隔离,多相容错永磁同步电机一般采用分数槽集中绕组（Fractional-Slot Concentrated Winding,FSCW）,但同时分数槽集中绕组也带来了电枢磁场空间谐波含量高,影响效率和转子温升的问题。本文提出了低空间谐波六相容错永磁同步电机（Low-Space-Harmonic Six-Phase Fault-Tolerant Permanent-Magnet Synchronous Machine,LSHSP-FTPMSM）,解决了传统分数槽集中绕组电枢磁场空间谐波含量大的问题,为新能源汽车、航空航天等领域提供性能优异的高可靠性电机方案。本文主要研究工作包括以下几个方面:首先,对LSHSP-FTPMSM的拓扑方案进行了研究。分析了传统分数槽集中绕组六相电机电枢磁场中主要谐波的分布规律,在此基础上,从抑制1对极电枢磁场谐波和与工作次谐波伴生的电枢磁场谐波两个角度,分别提出了基于模块化定子和定子绕组移位的LSHSP-FTPMSM拓扑方案。分析了两种LSHSP-FTPMSM方案对电枢磁场空间谐波的抑制机理,通过对比不同模块化定子方案和不同定子绕组移位方案对电枢磁场谐波的抑制效果,选定了模块化定子非绕线齿磁障（Barrier in Non-Wound Teeth,BNWT）和双六移15°方案作为最终方案。其次,对LSHSP-FTPMSM的转矩特性和损耗分布进行了研究。对两种LSHSP-FTPMSM方案和传统分数槽集中绕组六相容错永磁同步电机方案的永磁转矩、磁阻转矩以及齿槽转矩进行了分析,得到了电枢磁场谐波与转矩成分间的关联关系,在此基础上,研究了模块化定子BNWT方案提升永磁转矩和双六移15°方案提升磁阻转矩的作用机理。分析了传统方案和低空间谐波方案六相电机在仅有电枢绕组激励或电枢绕组和永磁体共同激励下不同位置磁密的分布规律,得到了电枢磁场谐波成分与电机不同位置交变磁密的映射关系,以及不同六相电机拓扑方案的铁心损耗和永磁体涡流损耗分布规律。再次,对LSHSP-FTPMSM开路故障及其容错控制策略进行了研究。对LSHSP-FTPMSM的开路故障类型、故障后电枢磁场分布和永磁体涡流损耗等问题进行了研究,并对低空间谐波方案六相电机开路故障下的电枢磁场空间谐波抑制能力进行了评价。研究了两种传统开路故障容错控制策略在LSHSP-FTPMSM中的应用效果。针对传统容错控制策略因过度追求低转矩波动而造成平均转矩下降过多的问题,提出了负序磁动势可调的开路故障容错控制策略,并采用有限元方法对该策略进行了分析和验证。然后,对LSHSP-FTPMSM的绕组端部短路故障及其容错控制策略进行了研究。分析了短路初始角和内功率因数角对低空间谐波方案六相电机瞬态短路电流的影响规律。基于d-q平面内短路电流轨迹的分析结果,得到了短路电流负直轴分量最大时刻的永磁体磁状态分布和电枢磁场谐波对短路故障下抗退磁能力的影响规律。对采用不同转子结构时的稳态短路电流及其产生的电磁转矩进行了分析,针对短路故障下缺相和稳态短路电流同时产生转矩波动的特点,提出了一种自补偿式短路故障容错控制策略,采用有限元方法对该策略进行了分析和验证。最后,研制了模块化定子BNWT和双六移15°方案的样机,搭建了测试平台。对两台低空间谐波方案六相电机的样机进行了相关实验研究,实验内容主要包括:电机的空载反电势测试、正常工作状态下的转矩特性测试、开路故障和端部短路故障情况下及采取相应容错控制策略时的转矩特性测试。结果表明:两台样机的空载反电势、正常运行时转矩和相关容错控制策略的测试结果与仿真结果一致性均较好。