轴向磁场磁通切换永磁(Axial Field Flux-Switching Permanent Magnet,简称AFFSPM)电机是一种新结构的轴向磁场电机,该结构电机结合了轴向磁场永磁电机和磁通切换永磁电机的优点,具有轴向尺寸短、体积小、功率密度和转矩密度高等特点,适合用于风力发电和电动汽车等领域。本文以三相AFFSPM电机为研究对象,在分析其基本工作原理的基础上,对AFFSPM电机的设计理论、定子拓扑结构、结构参数优化、电磁特性、齿槽转矩削减和控制策略等一系列关键理论和技术问题进行了深入的研究,并根据分析结果,研制了AFFSPM样机,设计了电机控制系统硬件电路,搭建了实验平台并对样机进行了实验研究。论文主要研究内容包括以下几个方面：推导了AFFSPM电机的功率尺寸方程,根据功率方程,提出了AFFSPM电机的初始设计方案,并基于三维有限元模型,比较分析了平行永磁平行槽(PPPS)定子结构、平行齿平行槽(PTPS)定子结构和平行齿平行永磁(PPPT)定子结构电机在初始参数下的电磁特性。分析了电机结构参数对三种定子结构AFFSPM电机电磁特性的影响,综合考虑感应电动势、齿槽转矩和电磁转矩,优化了三种定子结构电机的定转子结构参数,比较了结构优化后三种定子结构电机的电磁特性,确定了适用于电动汽车的AFFSPM样机结构和参数并制造了样机。建立了三相AFFSPM电机的三维有限元计算模型,计算了PPPS结构电机的静态特性,主要包括永磁磁场和电枢磁场分布、气隙磁密、永磁磁链、感应电动势、电感、齿槽转矩和电磁转矩等,并对样机进行了实验研究,分析比较了有限元计算结果和样机实验结果,验证了设计方法的有效性和正确性。研究了AFFSPM电机的齿槽转矩。根据AFFSPM电机的结构特点,分析了转子斜极对不同定子结构电机齿槽转矩的影响和削减作用。对于PPPS结构电机,重点研究了转子齿面开设辅助槽和定子U型齿间加导磁桥等齿槽转矩削弱方法。对于转子齿面开设辅助槽方法,基于DOE法优化了辅助槽槽口宽度、槽口深度和辅助槽扇形角,得到了最优的辅助槽结构。建立了AFFSPM电机在定、转子坐标系下的数学模型。根据AFFSPM电机的静态特性分析,将电机永磁磁链、空载感应电动势、电感等特性表示为正弦函数,在此基础上,建立了AFFSPM电机在定子静止坐标系和转子旋转坐标系下的电压方程、磁链方程和转矩方程。分析了AFFSPM电机的矢量控制策略,基于MATLAB/Simulink软件建立了AFFSPM电机控制系统的仿真模型并进行了矢量控制仿真研宄,所得结果证明了数学模型和控制策略的正确性。设计开发了控制系统硬件电路,包括功率主电路、控制电路、检测电路和驱动电路,在此基础上,设计开发了矢量控制软件,搭建了AFFSPM电机控制系统实验平台,对AFFSPM电机的矢量控制策略进行了实验研究.验证了AFFSPM电机及其驱动控制系统设计方案的有效性和可行性。