表贴式永磁同步电机通常采用稀土永磁材料作为励磁源,具有效率及功率密度较高、结构简单、可靠性强、易于控制等优点,在世界范围内广泛应用于工业生产及日常生活中。然而,稀土永磁材料作为一种不可再生的重要战略资源,由于过度开采利用导致其储量日益匮乏,价格也随之不断上涨,一定程度上限制了稀土永磁电机的进一步发展及普及,因此在保证电机性能的同时尽量减少稀土永磁材料的用量成为当前永磁电机研究领域的热点问题。本文基于对表贴式永磁同步电机转矩生成机理、定子磁动势与永磁体磁动势相互作用的分析,提出了一种采用非稀土永磁材料和稀土永磁材料作为共同励磁源的混合永磁型表贴式永磁同步电机,相较于传统稀土永磁表贴式电机,该电机不仅保持了高转矩密度、高功率密度、高效率及低转矩脉动等优点,同时显著减少了稀土永磁材料的用量,并且具有较强的抗不可逆退磁能力。本文的主要研究内容分为以下几个部分:1.从表贴式永磁同步电机转矩生成机理入手,通过分析定子磁动势和永磁体磁动势的相互作用,提出了混合永磁型表贴式永磁同步电机的设计原理及混合永磁磁极的配置形式,并对混合永磁磁极的磁路组成进行深入分析,从理论上得到了非稀土永磁材料与稀土永磁材料的用量关系。根据混合永磁型表贴式永磁同步电机设计原理,对比分析了不同极槽组合形式对电磁性能的影响,在此基础上对采用不同永磁材料组合的混合永磁磁极进行研究以选取最佳组合,并对两种永磁材料之间的隔磁通路进行研究,最终给出了混合永磁型表贴式永磁同步电机初始模型的拓扑结构。2.为了进一步改善电磁性能并降低永磁体成本,首先对两种永磁材料的用量进行分析,然后给出优化变量范围及目标函数,为节省优化成本,基于拉丁超立方抽样和克里格法建立优化代理模型,并对各优化变量的敏感度进行分析,最后采用NSGA-Ⅱ算法对代理模型进行优化,将代理模型优化结果与有限元仿真结果相对比,从而验证代理模型的准确性。3.为了验证优化方案的有效性并客观评估混合永磁型表贴式永磁同步电机的性能效果,引入一台仅采用稀土永磁材料的表贴式永磁同步电机作为对比模型,采用有限元法对三种电机模型进行仿真分析,结果表明混合永磁型表贴式永磁同步电机优化模型的各项性能相较于初始模型均有明显改善,更加接近于对比模型的电磁性能,并且显著减少了稀土永磁材料的用量,从而降低了永磁体成本。4.为了验证混合永磁型表贴式永磁同步电机的动态性能,首先建立了dq轴坐标系下的电机数学模型,并对电机交、直轴电感参数进行研究,然后基于id=0方法搭建了混合永磁型表贴式永磁同步电机的矢量控制系统,对电机起动过程以及不同负载状态进行仿真分析。最后与有限元仿真结果进行对比,验证了该矢量控制系统具有较高的准确性。