随着全球环境污染、资源枯竭等问题的加剧,用新能源汽车代替内燃机汽车成为了一种解决方案。我国是最大的汽车生产与消费国,对电动汽车相关技术的研究和产业推广成为汽车工业竞争的焦点。本文设计了一种基于子电机的新型结构多冗余直驱轮毂式永磁无刷电机,研究了该种电机的电磁设计及容错驱动控制策略。本文分为电机设计和电机控制系统建模分析与实验验证两部分。本文设计了一种基于子电机的新型结构直驱轮毂式永磁同步电机,该电机的定子利用特殊的绕组布置构成四套三相绕组,共用同一个转子,在气隙圆周上构成四个子电机,控制系统可实现对各子电机的独立控制。本文首先设计了分别适用于高速恒速和低速起动的两种工作模式下的容错电机电磁方案,通过优化调整参数,设计了同时适应两种工作模式的异型混合容错电机,建立了基于Ansoft和Matlab的仿真模型,仿真研究了该异型混合电机的磁场分布及在低速和高速区域的稳态运行性能。仿真结果表明,低速和高速工作区域均具有较高的运行效率,并具有良好的容错性能。此外,本文基于一台包含四个子电机的方波驱动永磁无刷电机样机,仿真了电机在正常运行条件下及几种故障模式下的运行性能,提出了基于电流补偿的故障诊断及容错控制方案,搭建了以dsPIC为控制芯片双闭环控制系统硬件平台,实测了电机在正常情况下的负载运行性能,以及控制系统在故障条件下的电流检测及补偿功能。实验结果表明,本文提出的基于子电机的多冗余电机结构具有良好的容错性能。