分数槽集中绕组内置式永磁同步电机具有降低电机铜耗、提高弱磁扩速能力和电机容错能力等优势,在电动汽车等应用领域有着一定的发展潜力。然而,分数槽集中绕组电机因其绕组特性,往往含有丰富的谐波成分,并引起电机损耗和反电动势谐波的增加,从而影响电机的效率和恒功率调速范围。基于此,本文探究了不同槽极配合的电动汽车分数槽集中绕组内置式永磁同步电机的电感、损耗和效率以及弱磁能力,并设计制造了峰值功率为112 k W的12槽8极的“▽”型内置式永磁同步电机。首先,对不饱和状态下以及负载下不同槽极配合的分数槽集中绕组内置式永磁同步电机的直轴电感和凸极比进行研究。基于安导波推导了不同槽极配合的分数槽集中绕组电机的绕组系数分布,再结合绕组函数法和派克变换推导了不饱和状态下电机的直交轴电感的表达式,定义直交轴气隙电感系数和槽漏感系数来表征直交轴电感和凸极比与槽极配合之间的函数关系。研究了负载对电机的直交轴电感和凸极比的影响规律,进而分析分数槽集中绕组内置式电机的输出转矩特性。其次,对逆变器限制下分数槽集中绕组内置式电机的输出能力进行研究。用电压畸变系数表征电压谐波,建立了考虑电压谐波的永磁同步电机的弱磁数学模型。采用冻结磁导率法,定量分析了定子饱和和转子磁阻等关键因素对于电压谐波的影响。研究了永磁体及其隔磁磁桥的拓扑及其参数设计对于电压谐波及电机弱磁能力的影响,提出了一种不均匀转子气隙的转子结构,有效提高了电机的弱磁能力。然后,对不同槽极配合的分数槽集中绕组电机的性能,包括损耗、效率、振动与噪声等进行了研究。研究了不同负载对于各槽极配合电机的铁芯损耗、永磁体涡流损耗、绕组交流损耗的影响规律,揭示了电流大小及其功率角等对于各电机损耗的影响规律。研究了在全工况下各槽极配合电机的电流和转矩分布规律,并比较了电机的效率分布情况。研究了不同槽极配合电机的振动与抗退磁性能,并综合比较电机各方面性能的优劣,为电动汽车分数槽集中绕组内置式永磁同步电机的槽极配合选取提供理论依据。最后,优化设计、制造并测试了12槽8极的“▽”型内置式永磁同步电机。通过多目标优化设计确定12槽8极电机的电磁方案,提出了一种转子边缘挖孔和“一”型永磁体上端挖孔的方式降低电机的转矩波动,同时校验了转子的机械强度,得到最终12槽8极电机的设计方案。最终设计了一台峰值功率为112 k W最高转速为12000 r/min的12槽8极的“▽”型内置式永磁同步电机,试验结果验证了分数槽集中绕组电机设计与分析方法。