永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Machine,PMSM)由于功率密度高和效率高的特点,在航空航天、电动汽车等工业领域中得到了广泛的关注。而永磁同步电机匝间短路电流较大且难以故障灭磁的特点,制约了其在航空供电系统等对可靠性要求较高的领域中的应用。可靠性与功率密度通常为相互矛盾的两个特性。如何在有效抑制永磁同步电机的匝间短路电流的同时,维持其较高功率密度的优势具有重要的研究价值。本文研究了匝间短路电流的抑制方法,同时初步归纳了高可靠性高功率密度永磁电机的设计方法。本文首先对永磁电机的基本运行原理与结构进行了分析。对内置式切向结构永磁电机隔磁桥对于基本电磁性能的影响进行了研究。在采用12槽10极分数槽集中绕组结构(Fractional Slot Concentrated Windings,FSCW)永磁电机的基础上,对电机的匝间短路电流的基本特性进行了分析。推导了匝间短路故障最为恶劣的情况以及匝间短路电流对于电磁性能的影响和电机内温度分布的影响,为匝间短路故障的检测和抑制提供了理论基础。研究了电机基本结构参数对短路电流和输出功率的影响,为设计高阻抗永磁电机(High Reactance Permanent Magnet Machine,HRPMM)提供了理论依据。对短接三相绕组端部、短接故障相绕组端部、三相弱磁电流注入法以及故障相弱磁电流注入法等匝间短路电流抑制方法进行了比较和分析。探究了控制策略对于电机设计的要求,初步归纳了高功率密度高可靠性永磁电机的设计准则。研制了原理样机,构建了实验平台,对电机的基本电磁特性、外部短路故障、匝间短路故障进行了实验测试,并实验验证了三相弱磁电流注入法的有效性。