多电发动机是多电飞机的核心，内装式起动发电系统是发展多电发动机的重要基础，高速起动发电机和磁悬浮技术是内装式起动发电系统的两个关键性支撑技术。电励磁双凸极电机兼具结构坚固可靠和发电控制简单的优势，在航空直流起动发电系统中有重要应用价值。本文以多电发动机的迫切需求和特殊要求为背景，针对高速双凸极电机复杂服役环境下的结构稳定性设计、效率优化方法与控制等基础科学问题，围绕电励磁双凸极电机拓扑衍化机理、高速运行特性和设计规律、起动控制策略、无轴承化与高速实验验证方法等关键技术开展基础研究。
　　论述了飞机电气化发展趋势与机载二次能源的特点，阐述多电发动机基本概念，从多电发动机简化齿轮传动和无滑油系统的重要需求出发，分析了支撑多电发动机发展的高速起动发电和转子悬浮关键技术；结合内装式高速起动发电机在多电发动机内部集成位置和运行环境特点，系统总结了目前应用于多电发动机的开关磁阻和永磁起动发电机系统的发展现状，在此基础上进一步对高速双凸极电机在多电发动机中的应用前景与优势进行了阐述。
　　深入分析定子磁势空间分布特点与磁链时变规律，研究并归纳适用于多电发动机的定子电励磁双凸极类电机的结构拓扑，涵盖了不同励磁极距以及非均匀励磁极距电励磁双凸极类电机结构形式，揭示电励磁双凸极类电机结构统一的内在机理；研究内装高速运行条件下，两类具有不同励磁分布和相磁链特点的电励磁双凸极电机发电运行性能，通过磁通相量关系揭示了定转子铁心磁场分布与时变规律，分析了定子单元极数与定转子极弧系数的配合关系对铁心磁场变化的影响，对比研究了两类高速电励磁双凸极类电机铁心与绕组损耗特性，为大功率内装式高速起动发电机优化设计提供理论依据。
　　针对多电发动机内装式起动发电机高速运行特点，从高速电励磁双凸极起动发电机铁心材料特性出发，讨论并总结材料制备方法和叠片厚度等对铁钴钒软磁合金力学与磁性能的影响，结合高速电励磁双凸极电机在多电发动机内装环境中的应用特点，阐述高温高速服役环境下的铁心材料特性变化规律；进一步研究了考虑转子铁心材料性能的高速电励磁双凸极电机结构尺寸约束关系，在对高速转子应力分布规律和动力学特性研究基础上，系统提出高速电励磁双凸极电机优化设计方法，并阐述高速运行条件以及材料特性对电机设计的影响规律，最后研制并列结构原理样机并完成了实验验证。
　　针对多电发动机转子悬浮需求，在深入研究电励磁双凸极电机气隙励磁磁场分布特点基础上，提出新型无轴承电励磁双凸极电机，阐述其悬浮原理，构建了悬浮力数学模型，深入分析悬浮力随转子位置、绕组电流之间的变化关系；对比分析了无轴承电励磁双凸极电机与无轴承开关磁阻电机悬浮控制方法、悬浮绕组电感和悬浮力特性；研制了12/8极无轴承电励磁双凸极电机及其悬浮控制器，实现了转子静态下的稳定悬浮，给出了径向稳态加载的与转轴悬浮端敲 击的悬浮实验结果。
　　多电集成动力装置是飞机涡轴多电发动机，为机载设备提供不可缺少的辅助与应急电能保障。结合多电集成动力装置运行特性与内部环境特点，提出基于高速双凸极起动发电机的压气机冷端集成架构，并与已有的基于开关磁阻起动发电机的多电集成动力装置进行对比研究；针对多电集成动力装置内装式高速双凸极起动发电机系统起动运行特点，提出直流母线变压起动方法，分别以效率最优和转矩电流比最大为目标，获得不同母线电压下励磁电流与提前角协同控制规律，并完成了高速双凸极起动发电机系统的起动与发电实验验证。