全球能源日益枯竭,但是新能源开发远不足以满足需求。目前,电能依然是应用最多的二次能源,而在转化为电能的一次能源中,火电占比依旧很高,这就导致环境污染问题日益严峻。因此,一方面需要开发清洁能源,另一方面应当减少能源消耗。永磁同步电动机(Permanent Magnet Synchronous Motor)效率高、体积小等优点突出。研究低损耗、性能优异的PMSM对响应国家节能减排要求,减少用户运行成本具有重要的现实意义和价值。本文通过研究PMSM的磁场分布及其谐波,对影响电机损耗的因素进行分析,从电机电磁设计方面,削弱气隙磁场的谐波,降低电机损耗,使电机获得良好的性能。首先,本文阐述所选课题的背景与研究意义,介绍了PMSM的损耗组成和常用降低损耗的结构,最终确立本文的研究思路:铁心损耗、转子涡流损耗和杂散损耗都与气隙磁场的谐波有直接关系,可以通过降低谐波幅值降低损耗。然后对降低谐波的方法进行研究:定子方面,通过建立二维有限元仿真模型,对不同定子绕组形式产生的磁通进行比较,并以低谐波含量为原则对仿真结果进行分析;转子方面,通过建立二维有限元仿真模型,对不同的转子结构产生的磁通进行比较,分析转子结构对谐波含量与输出能力影响。在保证电机输出能力的前提下,通过降低转矩脉动减少谐波。通过采用隔磁桥不等宽度设计和转子打孔,减少转矩脉动58.85%,而输出转矩平均值仅降低3.67%。由于铁心材料磁饱和时,加工误差导致的结构尺寸变化对饱和程度基本没有影响,使电机性能对加工误差有抑制作用,降低了加工制造工艺要求,电机性能更加稳定,且新型转子结构的设计方法具有良好的通用性。最后,根据课题设计要求,效率要达到IE5标准。在初步设计的PMSM模型基础上,通过有限元仿真,利用场路耦合的方法对电机设计方案进行调整,提高电机的输出性能。考虑制造加工等方面的经济性,最终设计出效率显著提升、成本显著降低、综合性能更好的方案,并给出电机的设计方案和参数。