永磁磁通切换电机（FSPM）继承了开关磁阻电机转子结构简单坚固和永磁同步电机（转子永磁式电机）转矩密度高、效率高的优点。永磁体放置在定子上，不受离心力，散热条件良好；电枢磁场和永磁磁场为并联关系，永磁体退磁风险小；电励磁和混合励磁拓扑易于实现无刷化。一系列优点决定了其在航空航天、风力发电、电动汽车领域具有较大的应用潜力。本文致力于磁通切换型电机的拓扑结构和控制策略的研究，在分析了12/10永磁磁通切换电机电磁性能的基础上，对电机的容错拓扑、电励磁拓扑、混合励磁拓扑、电动及发电控制策略进行了深入的研究。针对航空电力作动系统，从提高电枢磁场磁路的磁导入手，提出6/19转子分段式多齿容错FSPM电机拓扑。与传统容错型FSPM电机拓扑相比，所研究拓扑优点如下：（1）具有相对较高的转矩密度和较小的定位力矩；（2）定转子采用多齿结构，增大了电机自感，提高了抑制短路电流能力；（3）特定的轴向分段结构可以实现单个线圈反电势的高正弦度，并保证较高的反电势基波幅值。为了减小电机故障运行时的转矩脉动，研究了基于电流矢量重构技术的FSPM电机容错控制算法。对FSPM电机的电励磁拓扑结构进行了研究和衍化：（1）12/10电励磁磁通切换（EEFS）电机相对于12/8电励磁双凸极（EEDS）电机具有高正弦度的励磁磁链和相对较高的转矩密度。（2）衍化得到的“E”型铁芯EEFS电机、“C”型铁芯EEFS电机、多齿EEFS电机相对于12/10EEFS电机具有更高的转矩密度以及较强的恒功率区域运行能力。此外，详细分析了EEFS发电机和EEDS发电机在采用不同整流电路时的外特性。针对发电场合和宽转速范围驱动场合，研究了一种转子分段式混合励磁磁通切换电机拓扑，与串联式混合励磁磁通切换电机、磁桥式混合励磁磁通切换电机、“E”型铁芯混合励磁磁通切换电机等相比，所提出拓扑优点如下：（1）解决了二维混合励磁拓扑中永磁磁场与电励磁磁场的耦合问题；（2）不存在永磁体的退磁和短路，具有较高的永磁体利用率和励磁电流利用率。因此，转子分段式混合励磁磁通切换电机适合应用在高可靠性（无永磁体退磁）、高转矩密度（无永磁体短路）、调磁能力强（电励磁磁场磁路磁阻小）的场合。为同时提高发电系统的动、静态性能，提出了混合励磁磁通切换发电机的直接功率线性控制（DPLC）策略。DPLC不但与经典的直接功率控制（DPC）具有相同的转矩跟踪能力，而且在稳态时，定子磁链纹波和电磁转矩脉动得到有效地抑制。从系统成本、可靠性、功率因数、电机利用率分析了直接功率线性控制策略、直接功率控制策略、矢量控制策略、调磁调压控制策略的优缺点，对各种策略具有优势的使用场合进行了分析。将DPLC的控制思想移植到交流电机的电动控制领域，提出了交流电机的直接转矩线性（DTLC）控制策略，给出同步类交流电机和异步电机的DTLC控制框图和目标定子磁链计算方法。在DPLC和DTLC算法中，为准确辨识到电机的定子磁链信息，提出了基于高通滤波器、低通滤波器以及坐标变换环节的磁链辨识算法，该算法可将反电势中的直流分量有效滤除，其幅频特性、相频特性与纯积分算法相同，不受负载、电机转速以及闭环参数的影响。克服了纯积分算法和一阶低通滤波器存在的饱和和相位误差问题。