在全球节能减排的大趋势下,我国汽车行业积极实行升级换代。基于无位置传感器控制的永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motors,PMSMs）以其高功率密度、高效率以及高可靠性逐渐代替了传统的有刷电机而被广泛应用于车用空调系统鼓风机领域。然而,由于国外技术封锁以及国内研发能力的限制,我国车用鼓风机市场被国外企业长期垄断。面对国内巨大的市场前景,设计一款车用空调系统鼓风机专用电机成为解决现有问题的关键;另一方面,随着PMSM的广泛普及,其可靠性逐渐受到了人们的关注。通过查阅文献可以发现,许多研究者对大功率PMSM的故障诊断进行了大量的研究,而对小功率的PMSM故障诊断研究甚少;同时,他们研究的大多数PMSM,其绕组联结形式为多线圈串联的星形联结方式（PMSM with Series-connected Windings,SW-PMSM）,该绕组联结形式不能涵盖所有的PMSM,因此,他们的研究也不适用于其他绕组联结形式的PMSM故障诊断。基于以上分析,本文的研究内容分为以下两个方面:（1）车用空调系统鼓风机的电磁优化设计;（2）基于多线圈并联绕组联结形式下的永磁同步电机（PMSM with Parallel-connected Windings,PW-PMSM）匝间短路故障研究。首先,本文针对鼓风机的运行要求,制定其设计要求,利用Rmxprt软件对鼓风机进行初步的电磁结构方案设计;针对齿槽转矩过大的问题,本文对PMSM的槽口宽度、永磁体厚度、极弧系数和永磁体形状进行多参数多目标优化,并验证优化方法的正确性;对鼓风机常用工作点、效率、损耗以及永磁体高温、过流退磁进行仿真校核,验证鼓风机设计的合理性。然后,建立正常PMSM数学模型,阐述坐标变换原理和Id=0控制理论;建立基于PW-PMSM匝间短路故障数学模型,对其空载状态下的气隙磁链、环路电流、短路电流和空载电磁转矩进行理论分析;为验证理论分析的正确性,本文采用有限元的方法,在Maxwell软件中建立故障电机的2D有限元模型,在Simplorer软件中建立逆变电路仿真模型,在Matlab/Simulink软件中搭建基于FOC控制算法的电流、转速双闭环控制系统仿真模型,实现三者之间的联合仿真,并验证联合仿真模型的正确性。接下来,仿真分析空载状态下、负载状态下以及动态故障状态下的的故障电机电磁响应规律。包括空载状态下,故障电机的磁密分布情况,气隙磁链、环路电流、短路电流和空载转矩随故障严重程度的变化规律,以验证理论分析的正确性;负载状态下的电磁转矩、转速、三相电流和反电势的影响规律;动态故障状态下的电机电磁转矩、转速、电流和损耗变化情况。最后,在UG软件中建立鼓风机三维模型并制造样机,设计鼓风机硬件和软件控制系统,实现鼓风机系统的集成化设计;搭建鼓风机样机的实验平台和鼓风机系统的空调实验平台;测量鼓风机、控制器、鼓风机系统的物理参数;测试鼓风机的静态参数,如相电阻、电感和反电势常数,以及鼓风机的动态性能,如外特性曲线、效率曲线等;测试鼓风机系统在不同出风模式下、不同挡位下的负载转矩和效率,以及最大功率输出下的电机温升测试和耐久性摸底测试。