区别于传统径向磁通、轴向磁通电机中存在的电磁负荷间的严重制约关系,横向磁通电机的电磁负荷在空间内耦合性相对较弱、设计自由性相对较强,其通常具有转矩密度高、各相间磁路解耦、结构模块化程度高等优点,在电动车辆与电动舰船推进、大功率风力发电等需求低转速、大转矩的直驱电机系统中具有良好的应用前景。本文在总结国内外现有横向磁通电机相关研究成果的基础上,提出了一种新型双交替极横向磁通永磁电机（Dual-consequent-pole transverse flux permanent magnet motor,DCP-TFM）,该电机方案相比于现有典型单边励磁式横向磁通电机具有更高的内部空间利用率和转矩密度。本文将以双交替极横向磁通永磁电机为研究对象,围绕其数学模型的建立、电磁设计方法的总结、转矩特性的分析和电磁性能的分析等方面对该电机展开基础性研究工作。阐述新型双交替极横向磁通永磁电机的基本结构及其工作原理。建立了双交替极横向磁通永磁电机的三维等效磁路模型,并基于该电机独特的磁路分布特点将三维等效磁路模型简化为由径向导磁平面等效磁路和轴向导磁平面等效磁路相并联的二维等效磁路。针对由复杂磁通分布为等效磁路参数求解带来的困难及局限,引入了子域分析法来求解径向导磁平面等效磁路中的磁势、磁阻等磁路参数,并考虑了铁心局部饱和及端部效应带来的影响,将子域法计算得到磁路参数与二维简化磁路模型相结合以求解电机的气隙磁场分布。基于气隙磁场计算结果,推导电机的永磁磁链、空载反电势、电感、电磁转矩等电磁参数的表达式。给出双交替极横向磁通永磁电机的电压方程及转矩方程,建立了电机的基本数学模型,为后续设计方法的总结提供了理论基础。基于双交替极横向磁通永磁电机的拓扑结构特点,研究该电机的电磁设计方法。推导双交替极横向磁通永磁电机的主要尺寸方程,建立转矩与主要尺寸间的对应关系。分析了电机最小磁路重复单元内极距、永磁体厚度、永磁体极弧系数及定子铁心横向齿槽比等主要结构参数对转矩密度的影响规律,以提高电机转矩密度为主要目标归纳各参数的合理取值范围及设计规律。总结了双交替极横向磁通永磁电机的基本电磁设计流程,设计并研制一台实验样机,通过反电势测试验证设计方法的可行性。基于对比双交替极横向磁通永磁电机与单边励磁式横向磁通电机中励磁永磁体的磁通分布情况,阐述该电机的转矩提升机理。分析电机的电磁转矩特性,揭示造成电机转矩波动的原因。分析电机定位转矩的特点,并研究电机主要结构参数对定位转矩的影响。针对电机的特殊结构特点,研究该电机定位转矩的抑制方法,并分析各定位转矩抑制方法对电机电磁转矩及转矩波动的影响。基于对比双交替极横向磁通永磁电机与单边励磁式横向磁通电机中永磁磁链与电感,阐述双交替极横向磁通永磁电机的功率因数特点。研究电机主要结构参数及电流控制方式对功率因数的影响。分析双交替极横向磁通永磁电机中定转子铁心及永磁体内部的磁密变化规律,揭示双交替极横向磁通永磁电机中铁心损耗及永磁体涡流损耗的分布特点,并分析转速、电流、铁心材料等对损耗的影响。基于损耗计算结果,讨论了电机不同转矩、转速条件下的效率分布情况,为该类电机的后续工程应用提供了理论参考。