磁通切换永磁电机作为最新的定子永磁型电机,克服了传统转子永磁型电机的诸多缺点,被认为是最具有推广和应用潜力的双凸极结构永磁电机。然而,由于其特殊的结构及较高的气隙磁密等特点,磁通切换永磁电机的齿槽转矩远大于传统的永磁电机;它也存在着永磁电机的另一个固有问题——调磁困难。本文首先对磁通切换电机的背景及研究现状进行介绍。接着,以12/10极磁通切换永磁电机为例,详细介绍其结构和工作原理,包括磁通切换原理、绕组一致性和磁路互补性等,揭示了其反电动势具有很高正弦度的原因,并建立其数学模型,为采用无刷交流控制奠定了理论基础。设计了三相12/10极磁通切换永磁电机的结构尺寸,通过有限元软件对其电磁特性(包括空载永磁磁场、电枢反应磁场、永磁磁链、反电动势和齿槽转矩等)进行仿真分析,与前面的理论能够很好的对应。考虑较大的齿槽转矩及互感的影响,通过Matlab/Simulink建立了能够更为真实反应实际物理模型的矢量控制仿真系统,仿真结果表明其具有良好的稳态和动态性能。针对齿槽转矩较大这一问题,通过对12/10极磁通切换永磁电机的齿槽转矩谐波以及传统的齿槽转矩削弱方法的分析,提出转子分段斜极和转子极倒角相结合的策略,建立了目标函数进行量化分析,证明了该策略简单有效。针对调磁难这一问题,提出了一种调磁拓扑——混合励磁磁通切换电机,详细分析了其工作原理;并考虑饱和特性,针对其调磁特性与E型混合励磁磁通切换电机进行了对比分析;根据励磁磁通路径的不同,研究了转子极数对调磁性能的影响,有限元仿真结果表明其具有良好的调磁性能。