单相开关磁阻电机不需要电刷来进行辅助换向,是一种无刷电机,其定转子采用双凸极结构,绕组采用集中绕组,并且在定子上设置有永磁体,同时其转子上没有绕组以及永磁体,因此具有结构简单、鲁棒性好等优点。由于单相开关磁阻电机具有以上特点,因此其制造成本低廉、坚固耐用、控制方便,十分适合应用于高速运行领域,从而被广泛使用于风机泵类负载驱动场合。本文所提出的非稀土永磁聚磁式低成本单相开关磁阻电机的电机本体成本低,同时其控制器成本也明显低于同等功率下的其他类型传统电机。定子上设置永磁体的单相开关磁阻电机结合了永磁电机和传统开关磁阻电机的性能优点,既能够实现高速运行,又显著减小了电机运行时的绕组铜耗,提高了电机运行效率,增加了电机的功率/转矩密度。本文所进行的主要研究工作主要包含以下几个方面:(1)提出了一种新型聚磁式高功率密度单相高速开关磁阻电机系统及其混合励磁方案。对这两种方案的电机的拓扑结构、工作原理、运行特点进行了比较,并且应用静态场有限元分析的方法对电机的电感模型以及磁密分布进行了分析。(2)根据电机的电磁性能目标,运用电机设计的相关公式,对新型聚磁式高功率密度单相高速开关磁阻电机的尺寸参数方程进行设立和求解,并结合磁路分析,针对其永磁体以及磁路部分的尺寸进行了计算和优化,给出了电机的关键参数的确定方法和优化方案。(3)应用有限元的方法分析了所提出的电机的主气隙部分的磁场分布以及电机静态转矩变化情况等静态性能;同时应用时步有限元的方法进行电机的运行性能的分析并将其与同等运行条件下的传统电机的各项性能进行对比,表明了本文所提出的电机结构的优势。将新型聚磁式高功率密度单相高速开关磁阻电机的纯永磁体励磁结构与其混合励磁方案的各项性能进行了比较,验证了其混合励磁方案在宽广速域调节方面的性能优势。并且通过实验与仿真相结合的分析方法,对电机的性能进行验证。(4)新型聚磁式高功率密度单相高速开关磁阻电机的定子模态和振动以及形变分析。本文借助于实验与仿真相结合的模态分析方法,应用三维建模软件SolidWorks和有限元仿真软件Workbench,研究了两种方案下定子模态的各阶振型和频率,并且对比分析了定子应力与形变在空载和额定工况下的变化情况。