新能源汽车、全电飞机的发展对运动控制系统呈现出多样化和精细化需求。电机作为运动控制系统的核心部件,低损耗设计已成为提高控制系统性能的关键。分数槽集中绕组永磁电机以其高效率、高输出转矩、高容错性受到运动控制领域高度关注。但与整数槽相比,分数槽集中绕组磁动势谐波含量丰富,会产生较大振动噪声和电磁损耗等问题。本文基于磁场调制原理,通过添加定子调制齿的方法,降低磁动势齿谐波含量;基于调制磁场产生的谐波次数,总结出可以降低定转子磁场调制电机涡流损耗的槽极配合的一般性规律。最终设计并制造分数槽集中绕组定转子磁场调制电机,为进一步研究磁场调制理论对永磁电机谐波和损耗的影响夯实了理论基础。本文主要内容如下:1.以降低磁动势谐波含量为研究目标,从改变绕组因数和磁场调制两个方面分析并总结已有的谐波削弱与低损耗设计的方法,提出存在问题。2.基于解析法分析单相绕组磁动势、三相合成绕组磁动势。讨论了绕组磁动势谐波含量。利用磁场调制原理,建立磁动势磁导模型,推导出调制磁场的气隙磁通密度。3.从定子结构方面研究低齿谐波设计的方法。在定子设置调制齿,提出一种能够有效降低转子涡流损耗和电机振动噪声的新型定子结构。并利用有限元加以验证。4.引入磁场调制原理,解析了定转子磁场调制电机磁动势和磁通密度。根据定转子调制齿数、永磁体极对数、绕组极对数之间的关系,总结并归纳出可以有效降低电机涡流损耗的槽极配合。选择固定定子槽数,确立分数槽集中绕组定转子磁场调制电机初步模型。5.根据电机基本尺寸要求,确定各项参数。基于有限元分析,比较不同槽极配合的电机反电势、输出转矩、损耗以及瞬时温度。6.设计样机并搭建数字化实验平台。选择控制策略,测试样机,对比分析实验值与仿真值,通过实验测试验证理论分析。