常见的永磁交流电机包括电网供电的自起动永磁同步电机、逆变器供电的永磁同步电机(变频永磁无刷交流电机)与永磁无刷直流电机。本文主要研究鼠笼式永磁无刷直流电机和自起动永磁同步电机。鼠笼式永磁无刷直流电机结合了永磁电机和异步电机的双重特点。从电机本体结构上看,这类电机转子上安装了鼠笼,因而该电机与传统自起动永磁同步电机结构类似,但是控制方式并不相同。该类电机具有良好的起动性能和较高的稳态运行效率及功率密度。由于与自起动永磁同步电机工作方式不同,鼠笼绕组对电机性能和控制策略的影响也不相同。因此研究该类电机的优化设计以及控制规律具有较高的学术价值,值得深入研究。本文简单介绍了鼠笼式永磁无刷直流电机的工作原理,并介绍了高速电机的研究现状,总结了目前高速永磁电机研究方面取得的主要学术成果,针对鼠笼式高速永磁无刷直流电机研究具体展开了以下一些工作,取得了一些较有价值的成果：首先,本文详细整理了现有文献关于自起动永磁同步电机的数学模型,并且推导了鼠笼式永磁无刷直流电机在定子坐标系下的数学模型；通过MATLAB软件,编写了鼠笼式永磁无刷直流电机的仿真模型。仿真模型从数学角度解释了电机参数对电机运行性能的影响。相比有限元软件,该仿真模型的分析时间大大缩短,为鼠笼式永磁无刷直流电机的优化设计提供了较大的便利。其次,以一台中等功率高速永磁无刷直流电机为例,综合考虑电机加工成本、加工工艺、电磁性能、机械强度等因素,给出了优化设计方法与规律,完成了样机的电磁设计方案和实物样机加工,开展实验研究,验证了设计方案的可行性。设计规律可以推广应用于中等功率高速永磁无刷直流电机的优化设计。再次,详细分析了鼠笼绕组对永磁电机退磁性能的影响,找出了永磁电机永磁体局部不可逆退磁扩散的规律,从数学模型层面解释了鼠笼绕组在提高永磁体抗退磁能力时发挥的作用。提出了四种有效提高永磁体抗退磁能力的优化措施,以一台自起动永磁同步电机为例,使用Ansoft有限元软件分析了四种优化措施对永磁体堵转退磁的影响,最后制作了样机,堵转退磁实验数据与有限元仿真数据吻合。最后,研究了鼠笼绕组对永磁电机磁链观测器的影响,推导了在同步速坐标系下永磁电机磁链观测原理。由于在同步速坐标系下,电机内物理量的基频分量均为直流量,而谐波分量为交流量,由于鼠笼绕组的电流为谐波电流,因此,通过简单的一阶低通滤波器可以将鼠笼电流对定子电流、磁链的影响滤除。而转子的位置仅与转子磁链的基频分量有关,因此,使用同步旋转坐标系下的磁链观测原理可以计算得到准确的转子位置信息。通过对鼠笼式永磁无刷直流电机的有限元仿真结果进行数值计算,验证了该磁链观测原理的准确性,在此基础上,完成了硬件磁链观测器的制作,用于控制样机运行,实验效果良好。