永磁电机与传统的电励磁电机相对比,具有明显的优势,它不但拥有更高的功率密度和效率,而且结构多种多样,能在大部分场合取代传统电励磁电机。目前,永磁电机由于极广的功率范围,被运用在国民生产的各行各业,产量剧增。因此世界各国的电机电器行业和科研院所都把对永磁电机的开发和研究列为热点。本文研究对象是调速永磁同步电动机,论文主要涉及电机的电磁设计、气隙磁场优化设、控制系统仿真及电机功率密度提高几部分,主要的研究内容如下：第一部分综述了本文的研究背景以及永磁同步电机本体和变频控制技术的发展现状。永磁同步电机的控制技术主要分为开环变频控制和矢量控制两类。这两类控制方法特点鲜明,其中开环变频控制成本低,适用于对动态性能要求不高的场合,如风机、水泵等电机的驱动；而矢量控制精度高、效果好,适用于电梯、伺服驱动等场合。因此研究永磁同步电机变频控制系统十分有必要。第二部分介绍了永磁同步电机的分类情况,对不同转子磁路结构的内置式永磁同步电机做了详细的优缺点分析。接着根据永磁同步电机的电压电磁方程以及矢量图,研究了其稳态运行性能与损耗状况,最后介绍了恒压频比控制和id=0控制这两种常用的控制方法。本章内容为后续深入分析调速永磁同步电机的其他性能奠定了理论基础。第三部分进行了调速永磁同步电机的电磁设计与波形优化研究。电磁设计的主要任务是根据给出的电机性能指标要求,合理选择电机的结构型式,确定电机各部分所用材料,计算出相应的电磁负荷,从而确定具体的结构尺寸,以达到设计要求。这部分需要结合商业设计软件建立永磁同步电机的二维有限元分析模型,以便于研究其空载特性。接着为了改良内置式永磁同步电机的性能,提高效率,对其气隙磁密波形进行了优化,通过改变隔磁磁桥的形状和永磁体的形状,来获得正弦性良好的气隙磁密波形。第四部分研究了调速永磁同步电机控制系统。运用Simplorer与Maxwell 2D的联合仿真,将控制电路与电机本体相结合,分别使用恒压频比控制策略和id=0控制策略,实现了对调速永磁同步电机动态性能的研究。本文所采用的联合仿真方法,解决了调速永磁同步电机在单独使用Maxwell 2D时仿真困难、结果不准确的问题,具有实际指导意义。第五部分为了进一步提高永磁同步电机的功率密度和效率,进行了双转子永磁同步电机的研究。双转子永磁同步电机是一种新型电机,是由内转子、中间定子、外转子嵌套而成,可以看作是一个外转子永磁同步电机和一个内转子永磁同步电机的合成。本文为了简化双转子永磁同步电机的设计难度,提出了一种等效设计方法,并进行了仿真验证和样机实验以证明此方法的有效性。